La mise en place de réseaux écologiques est considérée comme l'un des moyens de pallier aux effets néfastes de la fragmentation sur la biodiversité. Dans les paysages agricoles, les éléments linéaires non cultivés peuvent constituer de larges réseaux, et jouer un rôle d'habitat-refuge et/ou de corridor de dispersion pour les espèces végétales. L'objectif de cette thèse est de comprendre quel rôle un réseau dense de fossés de drainage peut jouer dans le maintien et la dispersion d'espèces végétales dans un paysage agricole intensif du nord de la France. Nous avons également cherché à savoir dans quelle mesure les caractéristiques du paysage, la connectivité du réseau et les traits d'histoire de vie des espèces végétales impactent la dispersion des propagules au sein du réseau de fossés. Nos résultats montrent que les fossés jouent bien un rôle de corridor écologique pour les espèces végétales. En ciblant plus précisément les espèces hydrochores, nous avons démontré qu'elles dépendaient essentiellement de la composition et de la connectivité du réseau de fossés et des éléments immédiatement adjacents aux berges. Le réseau détermine également la structuration des flux de gènes chez deux espèces végétales de berges de fossés. Enfin, nos résultats montrent que la réponse des espèces à un gradient de connectivité du réseau dépend d'une combinaison de traits de dispersion, et qu'une diminution de cette connectivité entraîne une convergence fonctionnelle de ces traits à l'échelle de la métacommunauté. L'ensemble de ces résultats permet de mieux comprendre le rôle de corridor des fossés pour les espèces végétales, afin de permettre leur intégration au sein des projets de continuités écologiques dans les paysages agricoles. / The establishment of ecological networks is considered as one of the solutions to mitigate the negative effects of fragmentation on biodiversity. In agricultural landscapes, non-crop linear elements may form large networks, and constitute refuge habitats and/or dispersal corridors for plant species. The objective of this study is to understand which role may a dense drainage ditch network play for the maintenance and dispersal of plant species in an intensive agricultural landscape located in northern France. In addition, we also investigated the impact of landscape characteristics, network connectivity and plant species life-history traits on propagule dispersal within the ditch network. Our results indicate that ditches are indeed ecological corridors for plant species. By focusing more specifically on hydrochorous species, we demonstrated that they essentially depend on ditch network composition and connectivity and on elements immediately adjacent to the banks. The network also drives patterns of gene flow for two ditch bank plant species. Finally, our results also indicate that species’ response to ditch network connectivity depends on a combination of dispersal traits, and that connectivity reduction leads to functional convergence of those traits at the metacommunity scale. Together, these results provide a better understanding of the corridor role of ditches for plant species, in order to include these features into ecological network planning in agricultural landscapes.

A conversão de vegetação nativa e o uso inadequado das terras convertidas resultam em prejuízos graves para as funções e processos dos ecossistemas, impactando diretamente a provisão de serviços ambientais e o bem-estar da sociedade. Em meio ao elevado nível de degradação e fragmentação de habitats naturais, pesquisadores têm buscado alternativas para promover a sustentabilidade de paisagens modificadas pelo homem, procurando conciliar ações conservacionistas com as necessidades de produção agropecuária e do uso consciente dos recursos naturais. Para contribuir com esse tema, este trabalho apresentou uma metodologia para a priorização de áreas para restauração florestal em paisagens agrícolas. Foram utilizados indicadores biofísicos (perda de solo, escoamento superficial e conectividade da paisagem) e técnicas de modelagem espacial para analisar o efeito de cenários alternativos de uso do solo sobre a conservação do solo, da água e da biodiversidade. Foram criados dois grupos de cenários, sendo que um grupo apresenta cenários com diferentes quantidades e arranjos espaciais da cobertura florestal na paisagem, e outro grupo se refere à cenários com diferentes tamanhos de faixas marginais florestadas no entorno da rede de drenagem. Os resultados do primeiro grupo de cenários demonstraram que o arranjo espacial da cobertura florestal influenciou significativamente a perda de solo e o escoamento superficial, mas não apresentou efeitos significativos para a conectividade da paisagem, que se mostrou dependente apenas da quantidade de cobertura florestal. As maiores sinergias entre os indicadores analisados foram expressas a partir da aplicação conjunta de boas práticas agrícolas e a restauração florestal de áreas críticas para conservação do solo e da água, demonstrando a complementariedade dessas ações no manejo de paisagens agrícolas. Quanto ao segundo grupo de cenários, os resultados demonstraram a influência positiva do tamanho da faixa florestada na capacidade de retenção de sedimentos das zonas ripárias e na conectividade da paisagem, de modo que os melhores resultados foram obtidos com o total recobrimento das Áreas de Preservação Permanente (APPs) por florestas. Observou-se que a quantidade de cobertura florestal influenciou positivamente a capacidade de retenção de sedimentos das APPs, sendo determinante no comportamento dessas áreas como fonte ou filtro de sedimentos para os canais de drenagem. De forma geral, os resultados apresentados neste trabalho demonstraram o potencial de estratégias conservacionistas e de restauração florestal em paisagens agrícolas, ao mesmo tempo que reforçaram as necessidades de planejamento e da inclusão de áreas de produção agropecuária no manejo de paisagens. Em um cenário atual de implementação da Lei de Proteção da Vegetação Nativa e de exigências mais brandas para recomposição de APPs e Reservas Legais em propriedades privadas, os resultados sugerem que apenas as ações de comando e controle podem não ser suficientes para promover a provisão de serviços ambientais e a conservação da biodiversidade em paisagens agrícolas. Desse modo, recomenda-se que haja uma desvinculação do que está previsto em lei com o conceito de paisagens sustentáveis, pois apenas a adequação legal de propriedades rurais pode não ser capaz de assegurar o fornecimento de bens e serviços à sociedade. / The conversion of native vegetation and the inappropriate use of converted land have resulted in severe damage to the natural ecosystem functions and processes, affecting the provision of environmental services and the welfare of society. Due to the high level of degradation and fragmentation of natural habitats, researchers have sought alternatives to promote the sustainability of human modified landscapes, aiming to reconcile conservation actions with the agricultural production needs and the conscious use of natural resources. To contribute to this theme, this thesis presented a methodology for prioritizing areas for forest restoration on agricultural landscapes. Biophysical indicators (soil loss, runoff and landscape connectivity) and spatial modeling techniques were used to analyze the effects of alternative scenarios of land use on the conservation of soil, water and biodiversity. These effects were analyzed on two groups of scenarios, wherein one group presents scenarios with different amounts and spatial arrangements of forest cover on the landscape, and another group refers to scenarios with different sizes of forested riparian buffer zones. The results of the first group of scenarios showed that the spatial arrangement of the forest cover significantly influenced the soil loss and runoff, but did not significantly affect the landscape connectivity, which proved to be dependent only by the amount of forest cover. The highest synergies between the analyzed indicators were expressed with the joint application of best management practices and forest restoration of critical areas for soil and water conservation, demonstrating the complementarity of these actions in the management of agricultural landscapes. Considering the second group of scenarios, the results demonstrated the positive influence of the size of forested riparian buffers on sediment retention capacity of riparian areas and landscape connectivity, and the best results were obtained with the total coverage of the Areas of Permanent Preservation (APPs) by forests. It was observed that the amount of forest cover positively influenced the sediment retention capacity of APPs and determined the behavior of these areas as sediment filter or source for stream channels. Overall, the results presented in this thesis demonstrated the potential of conservation and forest restoration strategies on agricultural landscapes, while it reinforced the needs for planning and for the inclusion of agricultural production areas in landscape management strategies. On current expectations for the implementation of the new Brazilian Forest Act and softer requirements for restoration of APPs and Legal Reserves on private properties, the results suggest that only the command and control actions may not be sufficient to promote the provision of environmental services and biodiversity conservation on agricultural landscapes. Therefore, we recommend the detachment from what is required by law to the concept of sustainable landscapes, because only the legal compliance of rural properties may not be able to ensure the supply of goods and services to society.

Le petit rhinolophe Rhinolophus hipposideros autrefois largement répandu dans le nord-ouest de l’Europe a connu une réduction drastique de ses effectifs au cours de la seconde moitié du XX ème siècle. La destruction et la fragmentation des habitats favorables à cette espèce font partie des principales causes de ce déclin. Une des hypothèses testées ici est que la connectivité de ces habitats influencerait la distribution spatiale des gîtes de maternité. Dans un premier temps nous avons estimé la connectivité fonctionnelle de l’habitat de l’espèce et modélisé la distribution des colonies de maternité en Franche-Comté. La méthode des graphes paysagers a été appliquée afin d’extraire plusieurs métriques représentant la connectivité fonctionnelle paysagère à différentes échelles spatiales. Ces métriques ont été retenues dans un modèle prédictif de la présence de gîte de maternité en fonction du contexte paysager, ce qui confirme l’hypothèse du rôle de la connectivité dans la distribution de l’espèce. Les résultats montrent qu’à l’échelle locale de la colonie, la présence de gîte dépend de la disponibilité en forêt à proximité de petites surfaces de bâti. À un niveau régional, la présence de gîte dépend de leur intégration à un réseau de connectivité à large échelle permettant les échanges d’individus entre gîtes. La deuxième hypothèse testée est que la réduction des flux de gènes entre colonies due à des variations de connectivité fonctionnelle entre gites pourrait conduire à la différentiation génétique des colonies distantes. Pour la tester, nous avons analysé à partir de l’échantillonnage de guano et à l’aide de huit microsatellites la différentiation et la structure génétique des colonies de maternité en relation avec la structure paysagère dans l’ensemble de la région. Malgré l’importante philo patrie des femelles, nos résultats révèlent une faible différentiation génétique entre les colonies cependant structurée. Cette structure génétique n’est ni expliquée par un isolement par la distance ni corrélée aux distances paysagères. Nous pouvons donc conclure que l’habitat du petit rhinolophe est bien connecté en Franche-Comté. Nos résultats suggèrent également que les échanges génétiques se produisent entre colonies proches possiblement via la dispersion des mâles. Ces flux de gènes interviendraient alors en automne juste avant que les mâles et femelles se rejoignent dans le gîte d’hivernage. / The lesser horseshoe bat, Rhinolophus hipposideros was formerly widespread and quite common in north-westernEurope, but has undergone a dramatic decline from the 1960s. Habitat reduction and fragmentation have beensuggested as main factors explaining the decline of this species. Following this assumption, we expected habitatconnectivity to influence the spatial distribution of the maternity roosts. We firstly estimated the functionalconnectivity of the bat’s habitat and modeled the distribution of its colonies in Franche-Comté region (France). Weapplied a landscape graph-based approach to extract several patch-level metrics representing the functionalconnectivity of the landscape at different spatial scales. Those metrics were integrated in a predictive model of thematernity roosts presence according to the landscape context which confirms the role of landscape connectivity in thespecies distribution. Results showed that, at the colony local scale, roost’s presence depends on the availability ofwooded elements near small built areas. At the regional scale, roost’s presence depends on their spatial integration intoa connected network allowing exchanges of individuals among them. The second assumption is that restricted geneflows among colonies due to variations of functional connectivity among maternity roosts may lead to geneticdifferentiation between distant colonies. Based on bat droppings sampling and using eight microsatellite loci, wetested this hypothesis by examining the genetic differentiation of maternity colony at regional scale according tolandscape structure. Despite strong female philopatry our results emphasized a weak but structured geneticdifferentiation within maternity colonies. This genetic structure was neither related to isolation by distance nor tolandscape measures. We could conclude that the Franche-Comté region presents a good overall connectivity for thelesser horseshoe bat. Our results also suggest that genetic exchanges occurred between geographically closed colonies,probably due to male dispersal events. Inter-colony gene flows might occur during mating in the fall, just before malesand females gathering in winter roosts.

La perte actuelle de biodiversité demande d’augmenter la superficie des territoires protégés, dans le but de réduire la perte d’habitat, leur fragmentation, et d’atténuer les impacts des changements climatiques. Cependant, un défi majeur demeure: quelles parties d'un paysage faut-il protéger ? Le potentiel de connectivité du paysage a été un des facteurs les plus utilisés dans les dernières années. Les méthodes actuelles d’estimation de connectivité présentent toutefois des lacunes non seulement quant au nombre d'espèces simulées, mais surtout quant à leur diversité taxonomique et fonctionnelle. Ici, j’améliore l'étude de la connectivité du paysage de trois manières: j’évalue le potentiel de connectivité du paysage en m’appuyant sur un modèle d’ensemble de 93 espèces, comprenant des espèces terrestres, aviaires et semi aquatiques; j’intègre les écosystèmes aquatiques et terrestres; enfin, j'utilise un modèle plus réaliste de déplacements d’espèces fauniques. Afin de développer la méthode, j’ai utilisé des données spatiales d’un territoire de la région des Laurentides au Québec qui présente un fort gradient anthropique, du sud (fortement urbanisé et agricole) au Nord (très peu urbanisé et largement forestier). J'ai analysé la connectivité du paysage pour les espèces fauniques en utilisant Omniscape. Ce programme permet des simulations omnidirectionnelles, lesquelles représentent mieux les mouvements des animaux; jusqu’à présent la majorité des évaluations de connectivité sont unidirectionnelles (déplacement du point A au point B). J’ai ensuite regroupé les résultats de simulations de dispersion par des analyses de regroupement (Fuzzy C-mean et Ward), obtenant trois groupes. Les résultats ont confirmé que la région délimitée par le Bouclier canadien contribue grandement aux déplacements des espèces terrestres et aquatiques alors que la région située dans les basses terres du Saint-Laurent y contribue très peu. Mes résultats soulignent également que les milieux aquatiques semblent jouer un rôle important pour la connectivité globale de la région des Laurentides, puisque plusieurs espèces (dont des espèces considérées « terrestres ») les utiliseraient pour se déplacer. Je soutiens donc qu'il est essentiel de mieux intégrer les habitats aquatiques et terrestres dans une compréhension holistique de la connectivité du paysage. / The present biodiversity loss required to increase the area of protected areas in order to reduce habitat loss, fragmentation, and mitigate the impacts of climate change. However, a major challenge remain: which parts of a landscape should be protected? The landscape connectivity potential has been one of the main factors used in recent years. However, current methods of estimating connectivity have shortcomings, not only in terms of the number of species simulated, but especially in terms of their taxonomic and functional diversity. Here, I improve the study of landscape connectivity in three ways: I assess the connectivity potential of the landscape based on a pool of 93 species, including terrestrial, avian and semi-aquatic species; I integrate aquatic and terrestrial ecosystems; and finally, I use a more realistic model of movements of wildlife species. In order to develop the method, I used spatial data from a territory in the Laurentides region of Quebec, which has a strong anthropogenic gradient from the South (highly urbanized and agricultural) to the North (very little urbanized and largely forested). I analyzed landscape connectivity for wildlife species using the program Omniscape. It allows omnidirectional simulations, which better represent the movements of animals; so far, the majority of connectivity assessments were unidirectional (from point A to point B). I then pooled the results of dispersion simulations by clustering analyzes (Fuzzy C-mean and Ward), which resulted in three groups. The results confirmed that the region delimited by the Canadian Shield contributes greatly to the movement of terrestrial and aquatic species, while the region located in the St. Lawrence Lowlands do not contribute that much. My results also underline that aquatic environments seem to play an important role in the overall connectivity of the Laurentian region, since several species (including species considered “terrestrial”) use them to move around. I therefore argue that it is essential to better integrate aquatic and terrestrial habitats into a holistic understanding of landscape connectivity.

La dispersion des animaux est un processus clé pour le maintien des populations et métapopulations. En particulier, les amphibiens se déplacent beaucoup durant leur cycle de vie fait de migrations saisonnières. Ceci les rend sensibles à la structure du paysage. En effet, les modifications anthropiques comme l’aménagement d’infrastructures linéaires peuvent constituer des barrières écologiques pour les animaux et limiter le flux de gènes dans le paysage. Si les effets des routes et des lignes chemins de fer sur les déplacements des animaux ont été largement étudiés, les effets des infrastructures liées aux activités de sport d’hiver comme les pistes de ski et les remontées mécaniques sont moins bien connus. Ainsi, la perméabilité des milieux de montagne anthropisés est peu connue. Cette thèse vise à quantifier la perméabilité écologique (ou connectivité fonctionnelle), des domaines skiables pour un amphibien de montagne largement répandu : la Grenouille rousse (Rana temporaria Linnaeus 1758). Pour ce faire, nous combinons un suivi individuel de déplacements et une étude de génétique du paysage pour mieux comprendre les facteurs influençant les déplacements de grenouilles et les flux de gènes dans le paysage. Le suivi individuel est réalisé au moyen de balises GPS et d’analyses de sélection de pas (step selection analysis). L’étude de génétique du paysage est réalisée en prélevant des échantillons d’ADN dans trois domaines skiables de Savoie ainsi que dans une zone témoin située dans le Parc national de la Vanoise. Nous avons testé l’influence de plusieurs variables paysagères liées à la topographie (pente, altitude…), les habitats (réseau de zones humides, couverture du sol…) ou les activités humaines (présence de routes, de pistes de ski) sur le flux de gènes. En utilisant une nouvelle méthode d’optimisation de surface de résistance, nous montrons l’importance du réseau de zones humides pour les amphibiens de montagne. D’une part, elles servent d’habitat préférentiel et d’autre part, un réseau dense de zones humides permet d’assurer une bonne connectivité des paysages pour la Grenouille rousse. Nous mettons également en évidence que l’hétérogénéité des tailles efficaces de populations dans un paysage peut fausser les distances génétiques mesurées entre populations et nous recommandons l’utilisation de techniques pour s’affranchir de tels problèmes. Nos travaux sont importants dans une perspective de gestion durable des domaines skiables, l’aménagement de pistes de ski ou autres infrastructures de loisir pouvant être accompagnée de destructions de zones humides. / Animal disperal is a key process for maintaining populations and metapopulations. In particular, amphibians move a lot during their life cycle made of seasonal migrations. This makes them sensitive to the structure of the landscape. Indeed, anthropogenic changes such as linear infrastructure can act as ecological barriers for animals and limit gene flow within the landscape. While the effects of roads and railways on animal movements have been widely studied, the effects of infrastructure related to winter sports activities such as ski slopes and lifts are less well known. Thus, the permeability of anthropized mountain environments is little known. This thesis aims to quantify the ecological permeability (or functional connectivity) of ski areas for a widely distributed mountain amphibian: the European common frog (Rana temporaria Linnaeus 1758). To do this, we combine individual movement tracking and landscape genetics studies to better understand the factors influencing frog movements and gene flow within the landscape. Individual tracking is carried out by means of GPS tags and step selection analysis. The landscape genetics study is carried out by gathering DNA samples from three ski areas in Savoie and a control area located in the Vanoise National Park. We tested the influence of several landscape variables related to topography (slope, altitude...), habitats (wetland network, land cover...) or human activities (presence of roads, ski slopes) on gene flow. By using a new method of resistance surface optimization, we show the importance of the wetland network for mountain amphibians. On the one hand, they serve as preferential habitat and, on the other hand, a dense network of wetlands ensures good landscape connectivity for the Common frog. We also highlight that the heterogeneity in effective population sizes in a landscape can distort the genetic distances measured between populations and we recommend the use of techniques to overcome such problems. Our work is important for the sustainable management of ski areas, the development of ski slopes or other recreational infrastructure that can be accompanied by the destruction of wetlands.

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