Les changements climatiques sont au cœur des enjeux mondiaux actuels. Il est possible d’en observer les effets sur l’environnement et certains groupes d’étude, comme le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, fournissent des recherches qui confirment le rôle des émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique dans ces changements. Plusieurs secteurs d’activités sont responsables de ces émissions, dont la foresterie (déforestation et dégradation des forêts), deuxième émetteur de gaz à effet de serre. Depuis la Conférence de Rio en 1992, une prise de conscience collective a permis de mettre sur la table la problématique liée à la déforestation et à la dégradation des forêts. Depuis ce jour, l’enjeu sur les forêts fait partie du programme des négociations de la Conférence des Parties au titre de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques et le rôle de celle-ci dans les émissions de dioxyde de carbone est bien connu. En effet, la déforestation intensive dans certains pays en développement est inquiétante et provoque l’indignation de la communauté internationale et des pays du Nord. Cette situation ouvre les discussions sur cette problématique et la recherche de solutions de sorte que plusieurs années plus tard (2005) une proposition est présentée par la Papouasie-Nouvelle-Guinée et le Costa Rica lors de la Conférence de Bali. Ainsi, un mécanisme de déforestation évité émerge, soit la Réduction des émissions liée à la déforestation (RED) qui évolue au fil du temps vers la « Réduction des émissions liées à la déforestation et à la dégradation des forêts ; et le rôle de la préservation et de la gestion durable des forêts et du renforcement des stocks de carbone forestiers dans les pays en développement » (ou REDD+). Cette recherche dresse un portrait évolutif de ce mécanisme au niveau des négociations au titre de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques ainsi que de sa mise en œuvre dans deux pays pilotes du mécanisme REDD+ (Indonésie et République Démocratique du Congo). Les études de cas ont permis de mettre en évidence les portées et les limites de ce mécanisme ce qui a permis d’émettre trois recommandations concernant le manque de coordination des organisations impliquées dans le processus de REDD+, l’implication des parties prenantes et le manque de coordination entre les actions internationales et nationales.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

En marge arrière d’aire de répartition, les espèces persistent ou disparaissent en réponse aux changements climatiques et autres facteurs globaux. Les refuges climatiques ont joué un rôle majeur dans la persistance de la biodiversité au cours des périodes de transitions climatiques majeures et une compréhension mécaniste claire de leur fonctionnement est primordiale pour la conservation des populations de marge arrière. En limite géographique sud-ouest de son aire de distribution, des fragments de hêtre (Fagus sylvatica) persistent dans des micro-refuges en raison de facteurs locaux. Connue pour sa biodiversité remarquable, la vallée du Ciron offre un laboratoire naturel idéal pour l'étude des refuges climatiques et la prédiction de leur évolution dans un climat régional de plus en plus chaud et sec. Cette thèse interdisciplinaire est centrée sur l’étude des populations de hêtres et des communautés associées par des approches in situ et ex situ combinant écologie des communautés et physique de l’environnement. Nos résultats mettent en évidence une forte originalité floristique des communautés du sous-bois des populations à hêtre de marge chaude, ainsi que l’existence de variations microclimatiques à fine échelle, fonction notamment de la topographie, de la présence de la rivière et de la localisation dans le paysage. Nous montrons que la régénération du hêtre dépend du microclimat et qu’elle est modulée par des interactions allélopathiques. De plus, notre étude met en avant le rôle facilitateur de la canopée forestière ainsi que l’importance du rayonnement solaire, au moins dans des conditions où ce dernier impacte peu la disponibilité en eau. L’ensemble des résultats suggèrent la persistance probable du hêtre dans la vallée du Ciron ainsi qu’une potentialité de présence plus importante dans le Bassin aquitain. / In the margin of their distribution range, species can persist or disappear in response to climate change and global factors. Climate refugia have played a major part in the persistence of biodiversity during periods of fundamental climatic transitions, and a clear mechanistic understanding of their functioning is essential for the conservation of marginal populations. In the southwestern geographical limit, fragments of beech populations (Fagus sylvatica) persist in micro-refugia due to the importance of local factors. Known for its remarkable biodiversity, the Ciron valley provides an ideal natural laboratory for studying climate refugia and predicting their evolution in an increasingly hot and dry regional climate. This interdisciplinary thesis involves the study of beech populations and associated communities through in-situ and ex-situ approaches combining community ecology and environmental physics. Our results underline the strong floristic originality of the undergrowth communities of warm-margin beech populations, and reveal the existence of fine-scale microclimatic variations caused, in particular, by the local topography, the presence of the river, and location in the landscape. We show that beech regeneration depends on microclimate and that it is modulated by allelopathic interactions. Moreover, our research highlights the facilitating role of the forest canopy and the importance of solar radiation, in conditions where it has low impact on water availability. The overall results suggest the likely persistence of beech in the Ciron Valley and a greater potential presence of beech in the Aquitanian Basin.

Une analyse de la dynamique forestière et de la croissance des arbres d'une forêt sempervirente des Ghâts occidentaux de l'Inde (dispositif d'étude permanent d'Uppangala) est réalisée, à partir des données de suivis annuels de croissance radiale effectués entre 1990 et 2008 sur plus de 3500 arbres, et de mesures dendrométriques complémentaires (hauteur totale et dimensions de couronne) réalisées ponctuellement. Associée à l'analyse des paramètres démographiques (mortalité et recrutement), l'analyse de la croissance, abordée sous différents aspects (ajustement des croissances radiales moyenne et potentielle, analyse de séries longitudinales de croissance radiale, ajustement d'allométries), permet de caractériser les stratégies de croissance des espèces en fonction de la strate occupée par l'arbre adulte (sous-bois, sous-canopée, canopée, strate émergente). Les cinq espèces principales étudiées présentent des différences significatives aussi bien en termes de démographie que de croissance radiale moyenne et potentielle ; d'allocation préférentielle de la biomasse entre les différentes parties de l'arbre ; de « plasticité » morphologique et de rythmes supra-annuels (et saisonniers) de croissance radiale. D'autre part, les analyses mettent en évidence une forte variabilité intra-spécifique de la croissance radiale, de l'allocation préférentielle de la biomasse entre les différentes parties de l'arbre et des rythmes de croissance. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives en modélisation de la dynamique des communautés forestières, pour l'exploration par simulations du rôle des stratégies de croissance dans la coexistence des espèces en peuplement forestier hétérogène.

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Cette thèse a pour objectif d'analyser et de prédire la présence et l'abondance des espèces de sous-bois localement aux facteurs liés à la structure du peuplement (ouverture de la canopée) et selon différents contextes de milieu (pH du sol). Ainsi, cette thèse vise à évaluer si l'impact du pH du sol, de l'ouverture de la canopée et du climat a un effet similaire sur la distribution de présence et d'abondance. A cet effet, nous avons utilisé des relevés floristiques et dendrométriques effectués cinq ans après l'ouverture de la canopée (293 trouées - Nord-est de la France) et sous peuplements fermés (10 996 sites - France). Nous avons modélisé les distributions de présence et d'abondance des espèces (i) premièrement, au niveau régional, en relation avec un facteur local d'ouverture de la canopée et un facteur régional de pH du sol et (ii) deuxièmement, au niveau national, en relation avec un facteur de pH du sol et le climat. Au niveau régional, les résultats indiquent que la prise en compte simultanée d'un facteur local d'ouverture de la canopée et d'un facteur régional de pH du sol permet de déterminer les distributions des espèces cinq ans après son ouverture. Nous avons pu quantifier les conditions optimales des principales essences feuillues au stade juvénile et des espèces herbacées associées à l'ouverture de la canopée et le pH du sol. Au niveau national, nos résultats montrent que les modèles de distribution d'espèces issus de données présence-absence indiquent l'optimum écologique de l'abondance selon les gradients climatiques et le pH du sol, mais désignent des habitats géographique trop importants à cause d'une surestimation de l'amplitude écologique.

Contexte: La fragmentation des habitats induisant une diminution de leur surface, de leur connectivité et une augmentation de la zone de contact avec d’autres milieux constitue l’une des menaces majeures pour le maintien de la biodiversité. Les effets de la fragmentation ne doivent pas être confondus avec les perturbations transitoires liées à un morcellement de l’habitat par une déforestation récente. Les îlots forestiers du Chaco humide, situés sur des monticules légèrement surélevés par rapport à la savane environnante qui est régulièrement inondée et brûlée, constituent un système naturellement fragmenté propice à l’étude des effets de la fragmentation sensu stricto. Dans ces forêts subtropicales sèches, comme dans la plupart des écosystèmes terrestres, les fourmis constituent l’un des organismes les plus abondants. Objectif: Le but principal de la thèse a été de déterminer, à trois échelles spatiales, les facteurs influençant la structure des assemblages de fourmis terricoles : (1) à l’échelle du microhabitat constitué par la litière de feuilles et la couverture végétale dominée par des broméliacées terrestres ; (2) à l’échelle du fragment forestier dont la surface, la forme et l’isolement est variable ; (3) à l’échelle du paysage, constitué de forêt et de savane, soumis à des feux périodiques, et au niveau duquel nous nous sommes intéressés aux effets de bord se produisant à l’interface entre les deux milieux. Méthode: Le site d’étude est la forêt naturellement fragmentée du Parc national Rio Pilcomayo localisé dans le Chaco humide argentin. Onze fragments forestiers de taille (± 2.5ha, 25ha et 250ha), de forme et de degré d’isolation divers ont été échantillonnés ainsi que la savane environnante, récemment brûlée ou non. La diversité et la densité des fourmis a été quantifiée au moyen d’un protocole standardisé (« protocole A.L.L. ») qui a été préalablement calibré pour en définir la représentativité. Ce protocole consiste en un transect de 200m le long duquel sont placés, à intervalles de 10m, des pièges à fosse et des quadrats délimitant 1m² de litière de feuilles. La faune vivant dans la litière est ensuite extraite au moyen d’un dispositif appelé Winkler. Le calibrage du protocole a été réalisé en suréchantillonnant 8 fois le transect (160 points d’échantillonnage au lieu de 20). Cet échantillonnage quasi exhaustif de 200m² a permis de comparer l’estimation du nombre d’espèces obtenue par le transect standardisé ALL avec sa valeur réelle et d’étudier la distribution des espèces à l’échelle du mètre. Les facteurs du microhabitat les plus susceptibles d’influencer la distribution des fourmis (quantité de litière et densité de broméliacées) ont été mesurés systématiquement le long des transects. Pour l’étude de la distribution des fourmis depuis le coeur d’un grand fragment jusque dans la savane, des transects de 500m ont été utilisés et ont permis de mesurer des effets de bords éventuels. Un total de 800 Winkler et 560 pièges à fosses ont été analysés lors de cette étude. Résultats: Un transect standardisé A.L.L. permet d’obtenir, à partir de 20 échantillons et de méthodes analytiques adéquate, une estimation fiable de la richesse locale au sein de 200m² mais n’est pas toujours représentatif de la fréquence relative des espèces. Au total, 150 espèces de fourmis ont été récoltées dont 130 en forêt et 79 en savane (dont 59 espèces communes aux deux milieux). Au niveau du micro-habitat, on observe pour certaines espèces des pics périodiques d’abondance (maximum tous les 10m) correspondant vraisemblablement à l’emplacement des colonies qui s’espacent pour diminuer la compétition intraspécifique. Associé aux micrconvexités topographiques l’on observe également des pics de densité de broméliacées et de quantité de litière qui favorisent une grande densité d’espèces différentes de fourmis. À l’échelle de l’habitat, les îlots forestiers petits et isolés sont les moins riches, principalement en espèces typiquement forestières. Dans les larges fragments, les espèces typiquement forestières se distribuent indépendamment de la distance les séparant du bord. Quelques espèces typiques de savane pénètrent en bordure de forêt et provoquent une plus grande variabilité de la faune récoltée au sein des quadrats de litière situés à cet endroit. Cependant, aucun pic de diversité correspondant à une zone de superposition d’espèces de bord et de centre n’a été observé au sein des fragments forestiers. Les feux de savane modifient la fréquence relative des espèces les plus communes mais n’affectent pas la richesse globale du milieu et ne pénètrent pas dans la forêt. Conclusions: Le protocole standardisé ALL, utilisé couramment par de nombreuses équipes de chercheurs à travers le monde, mais qui n’avait encore jamais été réellement calibré avant notre étude, apparaît comme une méthode minimale mais suffisante pour déterminer la richesse locale en fourmis d’une forêt du Chaco humide. Ce calibrage a permis, en outre, de mettre en évidence un taux important de renouvellement des espèces à l’échelle du mètre carré. Nos résultats soutiennent l’idée que la disponibilité en ressources favorables, plus que la compétition interspécifique, est un mécanisme majeur structurant les assemblages de fourmis des litières. À l’échelle du micro-habitat, un grand nombre d’espèces de fourmis forestières coexistent dans les zones riches en matière organique associée à la présence de broméliacées qui apparaissent comme un facteur structurant majeur de la distribution des fourmis. Au niveau de la litière, les colonies de différentes espèces ont des aires de fourragement qui se superposent tandis que les colonies de même espèce ont tendance à s’espacer limitant la compétition pour les mêmes ressources. Un effet de bord, lié à des modifications locales des conditions climatiques et de la structure de la végétation, ne se marque pas au niveau de la myrmécofaune dans ce type de milieu, ce qui explique que l’on n’observe pas le traditionnel pic de diversité au niveau de la zone de transition entre deux milieux. Du point de vue de la conservation des espèces, des fragments forestiers de 15ha, bien connectés, apparaissent comme des conditions minimum pour conserver l’ensemble des espèces de fourmis de l’assemblage.

Résumé Les recherches menées dans cette thèse ont porté sur la réactualisation des données sur la flore et la végétation de deux grandes zones agro-écologiques du Sénégal (les Niayes et le Bassin arachidier) en utilisant l’approche terroir pour mieux envisager la gestion conservatoire des ressources ligneuses. Dans les zones de savanes et de végétations sub-guinéennes respectivement du Bassin arachidier et des Niayes au Sénégal, 288 relevés ont été réalisés par stratification basée sur les villages ou groupes ethniques (Peul, Sérer et Wolof), les systèmes d’utilisation des terres et la topographie dans 6 terroirs villageois et 25 dans les sites de référence. Dans ces terroirs, la connaissance, la priorisation à la conservation des espèces, leur utilisations, comme préalables à la gestion durable de la biodiversité des agrosystèmes, ont aussi été abordées sur 124 espèces ligneuses par enquête ethnobotanique auprès de 216 répondants équitablement répartis entre les ethnies, âges et genres. Ces informants ont aussi évalué la dynamique des formations végétales suivant leur position sur la toposéquence. Les informations sur la dynamique d’occupation des terres ont été obtenues par la cartographie multi-date à partir de photo-aériennes (1954, 1989) et d’image Google earth 2006. Une expérimentation factorielle à trois facteurs (espèces, hauteur et diamètre de coupe) avec 15 répétitions, a été conduite dans le Bassin arachidier sur la régénération des souches des deux principales Combretaceae de la zone (Combretum glutinosum et Guiera senegalensis). Les données obtenues ont été soumises à des analyses multi et uni-variées. Les résultats phytosociologiques ont montré l’individualisation de onze groupements (G) dont d’une part, deux de savane (G4 et G8), un de forêts secondaires (G10) et deux autres issus des végétations semi-aquatiques (G1 et G5) qui sont les plus proches des situations naturelles, et d’autre part deux de milieux perturbés (G6 et G7) et quatre de milieux cultivés et post-culturaux (G2, G3, G9 et G11). Les premiers groupements sont progressivement envahis par les espèces des milieux perturbés, et les seconds par les espèces rudérales et nitrophiles. La position synsystématique de ces groupements a été donnée. 336 espèces ont été recensées : 260 dans les Niayes et 176 dans le Bassin arachidier. La richesse des critères de naturalités des terroirs peuls n’est pas toujours supérieure à celle des autres terroirs dans les deux zones. Les résultats d’enquête montrent une subdivision des espèces en quatre classes de priorité à la sauvegarde. Les plus prioritaires sont à usages multiples. En outre, les résultats ethnobotaniques montrent clairement que les villages des Niayes sont globalement séparés de ceux du Bassin arachidier mais aussi que les villages homologues sont différents. L’évaluation ethnobotanique de la diversité végétale est plus importante dans la zone du Bassin arachidier comparée aux Niayes. Elle augmente avec la densité dans les Niayes comme dans le Bassin arachidier excepté dans le terroir wolof de ce dernier. Les villages du Bassin arachidier ne présentent aucune restriction dans le choix des espèces destinées à satisfaire leurs différents besoins. Ce manque de sélectivité y est total et renseigne sur le niveau de rareté des ressources ligneuses. Les résultats cartographiques montrent que les zones des Niayes et du Bassin arachidier connaissent une transformation importante du paysage essentiellement due au processus de création ou d’agrégation des champs en vigueur partout. Cela s’est fait au détriment des formations végétales : suppression des savanes arborées dans les deux zones, suppression et agrégation des savanes arbustives dans les Niayes, fragmentation et dissection dans le Bassin arachidier. Dans le régime de taillis à courte rotation du Bassin arachidier, il serait plus indiqué de pratiquer une coupe sélective suivant les classes de diamètre et les espèces afin de concilier productivité et durabilité en favorisant le développement des rejets proventifs. Une extension de l’approche terroir dans les autres zones éco-géographiques du pays devrait être testée pour vérifier les tendances obtenues dans ce travail et recenser et suivre les groupements végétaux, les intégrer dans la classification moderne afin de faciliter le suivi de leur évolution spatio-temporelle. Elle permettrait sans doute l’évaluation de la variabilité locale de l’importance des espèces. Abstract Researches carried out in this thesis about updating flora and vegetation data from two major agroecological regions of Senegal (Niayes and Peanut Basin) used village-scale based methodology in order to better consider ligneous resources conservation. In savannas and sub-guinean vegetations of respectively Peanut Basin and Niayes, 288 records were realized upon stratification method based on ethnic groups (Wolof, Peul and Sérer), land use systems and topography in 6 villages and 25 records in the reference sites. In these villages, knowledge, priorisation and uses, prior to sustainable agrobiodiversity management, were also addressed on 124 ligneous species by ethnobotanic survey with 216 respondants equally distributed to ethnic groups, ages and gender. Respondants also addressed vegetation dynamics a long topographic position. Informations on land occupation trends were gained by air-photography cartography and Google earth 2006 image. Factorial experimentation on 3 factors (species, high and diameter of sprouting) with 15 repetitions was implemented on stump regeneration dynamics of the 2 principal Combretaceae in the Peanut Basin region (Combretum glutinosum and Guiera senegalensis). Multivariate and univariate analysis were performed on the data. Phytosociological results showed discrimination of 11 vegetation groups (G). Two of them (G4 and G8) are savannas samples, one secondary forest (G10), two from semi-aquatic vegetation (G1 and G5); in the other hand, two groups of disturbed situations (G6 and G7) and four cultivated and postcultural groups were found (G2, G3, G9 and G11). The first groups were progressively invaded by cultural and poscultural species and the second groups by ruderary and adventitious species. Systematic position of these groups was indicated. 336 species were recorded: 260 in the Niayes and 176 in the Peanut Basin). Richness in wilderness criterion was not always superior in peul villages. Ethnobotanical results showed subdivision of species diversity in 4 classes of conservation priority. Most conservation priority species were multipurpose trees. A clear separation between Niayes villages and Peanut basin ones, and also between counterparts’ villages was found. Ethnobotanical valuation of species was higher in the Peanut Basin area. It grows with human density a part from wolof village of the Peanut basin. Villages of the Groundnut Basin showed no selectivity in the choice of species to meet their different needs. This lack of selectivity is complete and translates woody resources scarcity. Cartographic results show an important landscape transformation in Niayes and Peanut basin areas due to fields creation or aggregation processes running everywhere. This occurred against vegetation formations : attrition of woody savanna in the two zones, attrition and aggregation of shrubby savanna in Niayes area, fragmentation and dissection in Peanut basin. In short term cutting system of the Peanut Basin, it should be better to practise a selective logging method according to species and diameter classes in order to reconcile productivity and sustainability by ensuring stumps’ low-stem resprouting. An extension of terroir approach methodology in other local eco-geographical zones of Senegal should be tested in order to complete the identification and monitoring of the dynamics of plant communities, their integration into modern classification to facilitate the monitoring of their spatio-temporal evolution. It should allow the assessment of species local importance variability.

La thèse s'inscrit dans l'étude de la structuration des forêts à partir des propriétés de la canopée telles que décrites par la distribution spatiale ou la taille des houppiers des arbres dominants. L'approche suivie est fondée sur la théorie des Processus Ponctuels Marqués (PPM) qui permet de modéliser ces houppiers comme des disques sur images considérées comme un espace 2D. Le travail a consisté à évaluer le potentiel des PPM pour détecter automatiquement les houppiers d'arbres dans des images optiques de très résolution spatiale acquises sur des forêts de mangroves et des plantations d'Eucalyptus. Pour les mangroves, nous avons également travaillé sur des images simulées de réflectance et des données Lidar. Différentes adaptations (paramétrage, modèles d'énergie) de la méthode de PPM ont été testées et comparées grâce à des indices quantitatifs de comparaison entre résultats de la détection et références de positionnement issues du terrain, de photo-interprétation ou de maquettes forestières. Dans le cas des mangroves, les tailles de houppier estimées par détection restent cohérentes avec les sorties des modèles allométriques disponibles. Les résultats thématiques indiquent que la détection par PPM permet de cartographier dans une jeune plantation d'Eucalyptus la densité locale d'arbres dont la taille des houppiers est proche de la résolution spatiale de l'image (0.5m). Cependant, la qualité de la détection diminue quand le couvert se complexifie. Ce travail dresse plusieurs pistes de recherche tant mathématique, comme la prise en compte des objets de forme complexe, que thématiques, comme l'apport des informations forestières à des échelles pertinentes pour la mise au point de méthodes de télédétection.

Le taupin violacé - Limoniscus violaceus (Müller, 1821) - est une espèce de coléoptère vivant dans le terreau des cavités d'arbres. Menacé d'extinction en Europe, il est inscrit en Annexe II de la directive " Habitats " dont l'objectif est d'assurer la préservation des habitats et des espèces d'intérêt communautaire au sein du réseau Natura 2000. Les gestionnaires d'espaces naturels où il est présent doivent assurer l'état de conservation de ses populations. Cependant, les difficultés de détection de l'espèce ont limité le développement des connaissances sur sa biologie et son écologie essentielles à la mise en place d'une stratégie de conservation. Cette lacune a motivé la réalisation de ce travail de thèse. Il commence par la compilation des données relatives à sa répartition: 184 localités à travers 17 pays. Plusieurs discordances avec les données énoncées par le réseau Natura 2000 sont mises en évidence. Une méthode de suivi de l'espèce par piégeage à émergence est développée et testée dans 5 sites Natura 2000 français. Les résultats obtenus associés à la description des cavités d'arbres et de leur environnement permettent l'identification d'un modèle prédictif des cavités habitées par Limoniscus violaceus dépendant de deux facteurs simples d'utilisation : l'état d'avancement de la cavité et la circonférence de l'arbre à 30 cm du sol. L'étude de leur valeur seuil et de leurs intervalles de confiance conduit à l'élaboration d'une règle de décision pour l'évaluation des habitats favorables à l'espèce. Parallèlement, l'analyse de la composition des assemblages d'espèces échantillonées se base sur la détermination de 231 coléoptères saproxyliques. La préservation des cavités favorables pour Limoniscus violaceus apparait bénéfique pour la majorité d'entre eux, justifiant le potentiel d'espèce parapluie qui lui est attribué. Dans une perspective de prospection, une liste d'espèces indicatrices est identifiée. Elle permet de prioriser les sites au sein desquels une stratégie de suivi des cavités basses favorables pour la biodiversité et pour Limoniscus violaceus doit être envisagée. L'étude du comportement de dispersion à partir des résultats d'échantillonnage par émergence associé aux connaissances bibliographiques suggère une taille des populations locales d'environ 10 adultes dont 3 dispersent par cavité chaque année. Un regard sur la sex-ratio apporte des éléments complémentaires de réflexion sur le fonctionnement des populations. Enfin, un cas concret de stratégie de conservation pour l'espèce en forêt de Grésigne est présenté. Afin d'assurer le recrutement d'arbres à cavité pour pérenniser les populations de Limoniscus violaceus, des recommandations de gestion fondées sur l'aménagement forestier en cours et l'étude des origines des cavités sont émises.