Thèse doctorat : Géologie-Géophysique : Université de Strasbourg : 2009. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.

Th. compl.--Hist. de l'art--Paris, 1965. / Bibliogr. p. 247-254. Index.

Les peuplements forestiers mélangés subissent moins de dégâts d’insectes herbivores que les peuplements purs, du fait d’une diminution de l’accessibilité à la ressource ou/et d’une amélioration des conditions de survie de leurs ennemis naturels. Pour vérifier ces hypothèses, nous avons étudié un insecte ravageur, la processionnaire du pin (Thaumetopoea pityocampa), et ses insectes parasitoïdes dans le contexte de monoculture de pin maritime (Pinus pinaster) de la forêt des Landes de Gascogne, où persistent localement des zones de milieu ouvert (parefeux, coupes rases) et des boisements d’essences feuillues (haies en bordure de peuplement de pin, ripisylves, îlots). Nous avons pu démontrer que :(1) La colonisation des parcelles de pin par la processionnaire est limitée parla présence de haies de feuillus en lisière de parcelle. En effet, les feuillus jouent un rôle de barrière physique, entravant la détection visuelle des pins par la femelle de processionnaire lorsqu’elle recherche un site d’oviposition.(2) La longévité des principaux parasitoïdes, spécialiste et généraliste, des oeufs de processionnaire est favorisée par la consommation de miel lat produit pardes pucerons du chêne. Cela permet notamment à l’espèce généraliste, qui émergedeux mois avant la processionnaire, de prolonger sa présence dans le milieu et doncd’augmenter sa probabilité de parasiter des pontes de processionnaire.(3) Les chrysalides de processionnaire du pin survivent mieux dans le sol desmilieux ouverts que sous couvert forestier (de pin ou de feuillus), du fait d’unetempérature et d’une humidité plus élevées. L’association de pins et de milieuxouverts favorise la processionnaire par complémentation des habitats, tandis que laprésence de feuillus peut représenter un piège écologique pour les chenilles aumoment de l’enfouissement.(4) À l’échelle du paysage, les peuplements de pin maritime au centre depaysages hétérogènes sont moins infestés que dans les paysages de monoculture.De plus, les niveaux d’infestation de la processionnaire diminuent lorsque laproportion de feuillus dans le paysage environnant augmente.Ces résultats sont interprétés en fonction des mécanismes écologiquesexpliquant la relation entre diversité et herbivorie. Des possibilités de transfert vers lagestion forestière de la forêt des Landes de Gascogne sont proposées, ainsi que desperspectives en termes de recherche scientifique. / Mixed forests are less prone to insect damage than pure forests because ofreduced host accessibility and/or improved control by natural enemies. To test thesehypotheses, we have studied the ecology of the pine processionary moth (PPM)(Thaumetopoea pityocampa) and its parasitoid, in a monoculture of maritime pine(Pinus pinaster) plantations, the Landes de Gascogne forest. There, open areas(firebreaks, clear cuts) and patches of broadleaved woodlands (hedgerows, riparianforest, natural forest remnants) still persist locally. In this study we have shown that:(1) Pine stand colonization by PPM was limited by the presence ofbroadleaved hedgerows at stand edge. Broadleaved trees formed physical barriersdisrupting the visual detection of pine trees by PPM females when searching for anoviposition site.(2) The longevity of the two main PPM egg parasitoids increased whenspecimen were fed with honeydew produced by oak aphids. The generalist species,which emerges two months before PPM, could benefit from this longer lifespan tooverlap its host emergence.(3) PPM pupae survived better in the soil of open areas than under forestcovers (pine or broadleaved trees), because of higher temperature and humidity. Theassociation between pine stands and open areas benefits PPM through habitatcomplementation, whereas the presence of broadleaved trees may act as anecological trap for PPM caterpillars.(4) Maritime pine stands within heterogeneous landscapes exhibited lowerPPM infestations than similar stands within pine monocultures. PPM infestation levelsdecreased with increasing percent broadleaved area in the surrounding landscape.These results are discussed according to the ecological mechanisms whichmay explain the relationship between insect herbivory and tree species diversity.Perspectives for improved PPM management in the Landes de Gascogne forest, andfor further scientific research are proposed.

Les problèmes environnementaux liés à l’excès d’azote d’origine agricole restent une préoccupation majeure en France malgré une réglementation contraignante. Pour concilier maintien de la production agricole et limitation de cet excès, des stratégies novatrices d’atténuation des flux d’azote ont été identifiées, puis leurs effets ont été simulés à l’échelle de paysages agricoles à l’aide de modèles agro-hydrologiques spatialisés. Pour cela, la méthodologie mise en oeuvre a consisté, à partir d’enquêtes de fermes dans deux contextes contrastés (Bretagne et Gascogne),à simuler des scénarios : i) d’optimisation des pratiques agricoles en accord avec le 5ème programme d’actions de la directive Nitrate et ii) d’aménagements paysagers du territoire et en particulier des zones environnementales (prairies fauchées non-fertilisées), en variant l’emprise et la localisation. Les résultats montrent l’intérêt de placer ces zones en position d’interception (i.e. en zone riparienne humide), plutôt qu’en tête de thalweg, notamment sur le site breton où circulations d’eau sub-superficielles dominent. Cette solution limiterait les pertes nitriques sans augmenter les autres émissions d’azote. / Environmental issues related to the excess of reactive nitrogen of agricultural origin activity, are still a major concern in France despite restrictive regulations. To reconcile sustained agricultural production and reduced nitrogen emissions, we identified innovative mitigation strategies and simulated their effects were simulated using distributed agro-hydrological models. The approach consisted in farm surveys in two contrasted situations (NW and SW of France) a basis to simulate the following scenarios :i) optimisation of agricultural practices according to the 5th action programme of the Nitrate Directive ii) conversion of agricultural land into environmental zones (unmanaged grasslands), with varying extension and in different landscape positons. Results show the interest of locating them in an interception position (i.e. in humid zones around the stream network) rather than in headwater position, especially in the NW catchment were subsurface flow is the dominant pathway. This solution would reduce nitrate losses without increasing other nitrogen emissions.

Le travail, basé sur les données de plusieurs campagnes scientifiques de pêche, est divisé en deux parties indépendantes. La première partie s'inscrit dans la recherche d'une méthodologie de suivi des stocks à l'aide d'indicateurs basés sur les seules campagnes scientifiques. Pour cela, on a sélectionné des indices décrivant la distribution spatiale d'une population halieutique: centre de gravité, inertie, anisotropie, microstructure, diverses mesures d'aires, etc. Ces indices ont été choisis en particulier de façon à ne pas dépendre d'une délimitation arbitraire du champ, la contribution d'un échantillon à valeur nulle de densité de poissons valant zéro. Appliqués à la population de merlu européen du golfe de Gascogne, ces indices permettent de décrire la dynamique spatiale des différents groupes d'âge, ainsi que leur variabilité interannuelle. Par ailleurs, de tels indices spatiaux se révèlent être des indicateurs de la dynamique de la population, ainsi qu'en témoignent des corrélations significatives avec des paramètres démographiques, observées sur une variété de stocks européens. De façon à assurer un meilleur suivi de l'état d'un stock, indices spatiaux et indices biologiques ont enfin été combinés par la méthode des MAF (Min-max Autocorrelation Factors), qui vise à réduire le bruit en extrayant les composantes les plus continues dans le temps. Cette technique a été appliquée sur la morue de mer du Nord et l'anchois du golfe de Gascogne. La seconde partie vise à évaluer, dans l'estimation d'abondances à partir de campagnes acoustiques, la part d'incertitude provenant de l'échantillonnage spatial. L'estimation de l'abondance provenant du signal acoustique enregistré le long de transects, ainsi que de facteurs biologiques mesurés en des stations de chalutage, il est nécessaire de combiner les incertitudes des deux sources. On a recours pour cela à des simulations géostatistiques conditionnelles de modèles multivariés spécifiques (à base de simulations gaussiennes transformées et d'un échantillonneur de Gibbs pour le traitement des nombreuses valeurs nulles de l'acoustique). La méthode a été appliquée au hareng autour des îles Shetland et à l'anchois dans le golfe de Gascogne.

Le fonctionnement trophique des écosystèmes benthiques côtiers dépend de la disponibilité des sources de matière organique (MO). A l'échelle du plateau continental, la variabilité de la diversité et de l'abondance de ces sources se reflète dans la distribution spatiale des consommateurs primaires tels que les bivalves filtreurs. Si les sources trophiques sont largement étudiées sur les estrans et les espaces estuariens, l'essor des connaissances sur le réseau trophique benthique du plateau continental est limité par les contraintes d'échantillonnage à des profondeurs atteignant 200 m à environ 300 km des côtes dans le nord du Golfe de Gascogne. Dans cette étude, les isotopes stables et les acides gras utilisés comme marqueurs trophiques ont été mesurés dans les tissus de cinq espèces de bivalves, sur un gradient bathymétrique (0-200 m) traversant le plateau continental du Golfe de Gascogne, dans deux sites régionaux fortement contrastés par leurs caractères naturels et par les pressions humaines qu'ils subissent. Les variations spatiales des signatures biochimiques des bivalves ont permis de distinguer trois zones aux fonctionnements trophiques différents et concordantes avec les structures de masse d'eau qui existent sur le plateau continental et qui en contrôlent la dynamique planctonique. Les résultats obtenus ont également révélé une faible emprise spatiale des apports terrestres dans les sources de MO consommées par les bivalves. Enfin, malgré des conclusions assez cohérentes issues de l'utilisation des isotopes stables et des acides gras, l'interprétation de certains résultats suggère une forte influence métabolique sur les signatures biochimiques des bivalves.

Lors de rejets chroniques ou accidentels de tritium des installations nucléaires dans l’eau de mer ou via les fleuves, la dispersion des radionucléides dans l’environnement marin est soumise à des processus de dispersion multiples. Ces processus dépendent de la zone considérée et des forçages tels que la marée, le vent, les flux de chaleurs et d’eau douce. Prédire la dispersion du tritium dans le golfe de Gascogne nécessite la prise en compte de l’ensemble de ces processus et des différents apports que représentent les eaux de surface de l’Atlantique Nord, les rejets des installations nucléaires, les entrées d’eau douces et les échanges avec l'atmosphère. L'objectif général de cette thèse est d'améliorer la connaissance sur l’hydrodynamisme du golfe de Gascogne, en couplant la mesure in-situ d’un traceur des masses d’eau : le tritium, avec un modèle hydrodynamique de dispersion (modèle MARS3D). Dans ce but, prélèvements ont été effectuées dans le golfe de Gascogne et dans les deux principaux contributeurs continentaux de tritium : la Loire et la Gironde. L’utilisation conjointe de la salinité et du tritium en tant que traceurs des eaux continentales a permis de différencier de manière innovante les apports provenant de ces deux fleuves à l'échelle du golfe. Les stocks mesurés et simulés de tritium au sein du plateau ont permis une première estimation du temps de résidence des masses d’eau continentales. / During chronic or accidental releases of tritium from nuclear facilities to seawater or through river discharges, the dispersion of radionuclides in the marine environment is subject to multiple dispersion processes. These processes depend on the area under consideration and forcings such as tide, wind, heat and freshwater flows.Predicting the dispersion of tritium in the Bay of Biscay requires taking into account all these processes and the various inputs: the North Atlantic surface waters, discharges from nuclear facilities, freshwater inputs and exchanges with the atmosphere. The main objective of this thesis is to improve the knowledge on the hydrodynamics of the Bay of Biscay by coupling in-situ measurements of a water masses tracer: the tritium, with a hydrodynamic dispersion model (MARS 3 D).To achieve this goal, samplings were carried out in the Bay of Biscay and the two main continental contributors of tritium: the Loire and Gironde rivers.The combined use of salinity and tritium as tracers of continental waters makes it possible to differentiate into an innovative way the inputs from these two rivers at the scale of the continental shelf. The measured and simulated stocks of tritium within the shelf provided a first estimate of the residence time of continental water in the Bay of Biscay.

Thèse de doctorat : Sciences et environnements. Sédimentologie marine et paléoclimats : Bordeaux 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Des données acoustiques sont collectées en continu lors de campagnes écosystémiques pour détecter les bancs de poissons d’espèces commerciales et en quantifier l’abondance. Ces données multifréquences contiennent également des informations sur des agrégations de cibles plus petites qui se présentent sous forme de couches diffusantes. Il existe une grande diversité de couches diffusantes dont l’aspect sur les échogrammes, la réponse fréquentielle et la composition spécifique varient. L'objectif de cette thèse est de définir les types de couches diffusantes rencontrées lors de la campagne PELGAS, de décrire leurs distributions spatiales à méso-échelle, de les comparer à celles des autres compartiments de l'écosystème, et d'examiner la composition taxonomique des couches diffusantes résonantes à fine échelle. Une méthode de classification non supervisée des échos appliquée aux données PELGAS permet de définir des « paysages acoustiques » structurés spatialement. Ces paysages acoustiques sont dominés par des réflecteurs porteurs de bulles de gaz résonnant aux fréquences halieutiques et ne sont corrélés à aucun compartiment de l'écosystème pélagique issus de PELGAS2013. La composition biologique de couches diffusantes denses est étudiée à fine échelle en combinant par des approches directe et inverse les résultats de leur échantillonnage acoustique et biologique. Les résultats montrent que la réponse acoustique des couches diffusantes denses est dominée par celle de bulles de gaz incluses dans des larves de poissons (e.g. Sardina pilchardus}), et dans des organismes micronectoniques, qui sont peu ou pas échantillonnés avec les outils de collecte biologique. / Fisheries acoustic data are continuously collected during ecosystemic surveys to detect fish schools of commercial species and to quantify the fish abundance. These multifrequency data also contain information about smaller target aggregations producing ubiquitous Sound Scattering Layers (SSLs) on the echograms, with quite diverse shape, frequency responses and taxonomic compositions. In this work, we focus on the SSLs observed in spring in the Bay of Biscay during the PELGAS surveys. The objectives are: i) to classify SSLs, ii) to describe their spatial meso-scale distribution, iii) to investigate their relationships with other ecosystem components, and iv) to investigate the taxonomic composition of resonant SSLs at fine scale. A Multiple Correspondence Analysis based method for non supervised echoes classification is applied to PELGAS multifrequency data to define constrasted and spatially structured “acoustic landscapes”. Acoustic landscapes are dominated by frequency responses of gas-bearing organisms, whose gas inclusion might resonate at the fisheries acoustic frequencies. No correlation is found between the spatial distributions of acoustic landscapes and those of other pelagic ecosystem components indices. The biological composition of resonant SSLs is investigated by jointly applying forward and inverse approaches to fine scale acoustic and biological data collected in the same dense SSL. Results suggest that the dense SSLs may be comprised of fish larvae (e.g. Sardina pilchardus) and larger micronektonic gas-bearing organims that are so far very poorly sampled by non-acoustic devices.

Cette thèse participe à accroitre les connaissances sur les facteurs régissant la structures des communautés benthiques de la Grande Vasière (GV) du Golfe de Gascogne. Une attention particulière a été portée au rôle du chalutage de fond, dont l’intensité a été estimée à l’aide des données VMS. A l’échelle de la GV, nos résultats suggèrent que le chalutage de fond serait le principal moteur de structuration du mégabenthos (> 10 mm). Cependant, cette hypothèse n’a pu être formellement démontrée en raison de la co-variation entre l’activité de pêche et certaines caractéristiques environnementales. Par conséquent, les travaux ont été poursuivis sur une zone restreinte de la GV, choisie de manière à minimiser les variations dans l’habitat, tout en conservant un large gradient d’intensité de chalutageNous avons ainsi observé des modifications saisonnières et temporaires de la structure des communautés méga et macro-benthiques (>1 mm) en lien avec le chalutage. Ils proviendraient essentiellement d’une disponibilité alimentaire accrue pour les prédateurs-charognards de la mégafaune et de modifications des caractéristiques sédimentaires pour la macrofaune. En revanche, l’étude de la diversité fonctionnelle montre que ces changements n’ont que des répercussions mineures sur le fonctionnement de l’écosystème. Nos conclusions suggèrent que l’écosystème benthique de la GV a probablement été façonné par plusieurs décennies de pêche intensive et qu’il est actuellement adapté à des perturbations anthropiques chroniques / This PhD thesis aims at increasing the knowledge on factors influencing the benthic community structures of the « Grande Vasière » (GV) of the Bay of Biscay. Particular attention has been paid to the role of bottom trawling whose intensity has been estimated using VMS data. At the scale of the GV, our results suggest that bottom-trawling is the main driver of the megabenthic community structure (> 10mm). However, this hypothesis has not been formally demonstrated due to the co-variations between the trawling intensity and certain environmental characteristics. Hence, works continued on a restricted part of the GV that displayed minimal variations of environmental characteristics while exhibiting a wide gradient of trawling intensityResults suggest that bottom-trawling induces seasonnal and transient modifications on the mega and macrobenthic (> 1mm) communities. These changes could be due to an increase of food availability for the megabenthic predator-scavengers and to changes of sedimentary characteristics for macrofauna. However, investigation about functional diversity showed that these changes did not have major consequences on ecosystem functioning. We concluded that decades of bottom trawling may have shaped the benthic ecosystem of the GV and that it is currently adapted to frequent disruptions.