Ce travail avait pour objectif la caractérisation des galeries forestières d'une mosaïque forêt-savane en région guinéenne d'Afrique de l'Ouest. Il est fondé sur une description détaillée de la composition floristique et des structures verticales et horizontales de quelques stations implantées d'amont en aval d'une galerie forestière. Les méthodes développées ont permis de caractériser la variabilité architecturale des forêts, mais aussi la zonation de la végétation le long de transects établis depuis les lisières de la galerie avec la savane jusqu'au thalweg. Elles s'appuient sur des approches graphiques (profils architecturaux, cartographies et diagrammes de la distribution des individus), mais aussi sur des approches numériques (calcul des limites optimales fondé sur la théorie de l'information). <br />Cette étude a ainsi permis de définir des séries structurales en fonction de l'évolution de l'architecture forestière depuis les stades pionniers de conquête sur la savane jusqu'à la forêt mature. Les surfaces terrières, les densités en tiges et en jeunes individus, la nature de la régénération forestière de chacun de ces stades sont renseignées. L'importance des stratégies d'occupation de l'espace par les ligneux (port ripicole notamment) dans la dynamique des lisères est mis en évidence.

La structure des communautés de lichens épiphytes de la forêt boréale demeure peu décrite, particulièrement dans les forêts d'épinette noire de l'est de l'Amérique du Nord. Il est important de mieux décrire ces communautés et de mieux comprendre les facteurs qui déterminent l'abondance des différentes espèces ou groupes d'espèces de lichens épiphytes. Ces connaissances seront utiles pour formuler des recommandations d'aménagement, dans l'optique où il est de plus en plus reconnu que les pratiques d'aménagement forestier ne doivent pas mettre en péril le maintien de la biodiversité et des processus écosystémiques. Le premier chapitre contient une évaluation de l'influence du temps depuis le dernier feu, de la structure du peuplement, de la taille et de l'âge des arbres ainsi que la hauteur des branches sur la biomasse de lichens épiphytes dans la forêt boréale de l'Ouest du Québec. Nous avons échantillonné 12 sites appartenant à quatre stades de développement (de 50 à >200 ans). Nous avons estimé la biomasse de trois groupes de lichens épiphytes (Bryoria, Evernia et Usnea) sur 12 arbres dans chaque site. Nos résultats ont montré que la biomasse de Bryoria et d'Usnea était plus élevée dans les stades intermédiaires de développement (entre 101 et 200 ans) comparativement aux plus jeunes (50-100 ans) et plus vieux stades (>200 ans). La biomasse des trois groupes était supérieure sur les arbres de plus gros diamètres (>16 cm) comparativement aux plus petits arbres (<16 cm). Ces résultats indiquent que la protection des peuplements après feu âgés de 101 à 200 ans devrait être priorisée afin de maintenir le rôle fonctionnel des lichens épiphytes dans les paysages aménagés. Le second chapitre vise à comparer les communautés de lichens épiphytes dans différents types de forêts résiduelles laissées après coupe et de comparer les effets de lisière entre des forêts résiduelles linéaires étroites et de plus grandes forêts. Nous avons comparé la biomasse totale de différents groupes de lichens épiphytes (Bryoria spp., Usnea spp., and Evernia mesomorpha) dans quatre différents types de forêts : séparateurs de coupe linéaires, bandes riveraines, grands blocs de forêts résiduelles et forêts d'intérieur. Nous avons aussi examiné si les effets de lisières sur la biomasse lichénique étaient présents dans deux types de forêts résiduelles parmi les quatre, soit les séparateurs linéaires et les grands blocs de forêts résiduelles. Les résultats indiquent que la biomasse de Bryoria était plus élevée dans les grands blocs résiduels et dans les forêts d'intérieur par rapport aux bandes riveraines et aux séparateurs de coupe, et que la biomasse d'Evernia était plus élevée dans les bandes riveraines que dans les autres types de forêts. La biomasse d'Usnea ne variait pas selon les types de forêts. Le long des transects localisés perpendiculairement à la lisière dans les deux types de forêts résiduelles linéaires, la biomasse de Bryoria à 0 et 15 m à l'intérieur de la lisière était significativement plus basse qu'à 30 m. La biomasse d'Evernia et d'Usnea était significativement plus basse à la lisière de la coupe totale (0 rn) comparativement aux parcelles localisées à l'intérieur (30 rn). Nos résultats suggèrent que dans un paysage où seuls des séparateurs de coupe et des bandes riveraines seraient laissés en guise de forêts résiduelles, les communautés de lichens épiphytes typiques des forêts d'intérieur pourraient ne pas se maintenir, particulièrement les biomasses élevées de Bryoria observées dans les forêts d'intérieur. Le troisième chapitre porte sur la colonisation des jeunes peuplements par les lichens épiphytes, un phénomène important pour le maintien de populations viables dans les paysages forestiers affectés périodiquement par les perturbations sévères. Nous avons examiné la colonisation de différentes espèces relativement communes de lichens foliacés et fruticuleux épiphytes dans des peuplements d'épinette noire en régénération dans la forêt boréale de l'ouest du Québec. Le nombre de thalles ainsi que l'abondance des espèces ont été mesurés sur des branches prélevées sur des jeunes arbres localisés dans des coupes totales, à différentes distances de forêts matures adjacentes (de 5 m à 100 m). Nous avons échantillonné des peuplements régénérés de deux façons, soit des peuplements issus d'une régénération naturelle qui s'est établie en sous-étage avant la coupe totale, et des peuplements régénérés par plantation suite à la coupe. Les lichens ont aussi été inventoriés dans deux classes d'âge de coupes, soit des coupes âgées de 12 à 18 ans et des coupes âgées de 6 à 12 ans. Les résultats indiquent que pour les jeunes coupes, le nombre de thalles et l'abondance par branche étaient supérieurs dans les peuplements issus de régénération naturelle pour la plupart des espèces de lichens épiphytes, alors que cette différence entre les deux types de régénération s'estompait dans les peuplements plus âgés. La distance par rapport au peuplement adjacent exerçait peu d'influence sur l'abondance des thalles pour la plupart des espèces, sauf pour celles qui se dispersent principalement par fragments de thalles, et particulièrement Bryoria spp., pour lesquelles le nombre de thalles était significativement plus élevé à 5 m qu'à 100 m. Ces résultats suggèrent donc que la plupart des espèces de lichens parviennent à coloniser les microsites présents dans les peuplements en régénération, peu importe l'origine de cette régénération. Dans le quatrième chapitre, nous examinons les taux de croissance de deux espèces de lichens épiphytes, Bryoria nadvornikiana et Evernia mesomorpha, en fonction de différents gradients d'ouverture du couvert. Les taux de croissance ont été évalués à partir de transplants installés dans deux types de peuplements, soit de vieux peuplements vierges et des vieux peuplements récemment traités par coupe partielle. Les accroissements ont été mesurés sur une période de deux ans, et plusieurs variables environnementales ont été mesurées directement sur les sites pour faciliter l'interprétation des résultats. Les résultats indiquent que malgré une variation importante dans les taux de croissance chez les deux espèces de lichens dans les différents types de peuplements, la création d'ouvertures dans le couvert dominant suite à des coupes partielles a un effet significatif et affecte négativement la croissance des deux espèces. La réponse négative est proportionnelle au degré d'ouverture dans le couvert dominant et B. nadvornikiana, une espèce généralement davantage associée aux couverts forestiers fermés, est significativement plus affectée qu'E. mesomorpha, une espèce plutôt associée aux couverts forestiers plus ouverts. Dans la discussion, nous soulignons que cette réponse négative contraste avec ce qui est généralement rapporté dans la littérature en ce qui concerne l'effet de la création d'ouvertures sur la croissance des lichens épiphytes. En fonction de l'analyse des différents paramètres environnementaux mesurés, nous suggérons que la réduction de la durée d'hydratation dans les coupes partielles, le risque accru de la fragmentation des thalles dans les coupes partielles, le climat relativement sec qui prévaut dans cette région, ainsi qu'une année particulièrement sèche lors de la deuxième année de l'étude peuvent expliquer ces résultats. Les résultats ne remettent pas en cause le fait que les coupes partielles peuvent contribuer au maintien des populations de lichens épiphytes au niveau du paysage, surtout lorsque l'on compare cette pratique aux coupes totales qui prévalent généralement dans cette région. Ils suggèrent néanmoins que, dans notre région, les peuplements récemment traités par coupe partielle offrent des conditions de croissance inférieures à celles que l'on retrouve dans les peuplements non coupés. Dans l'ensemble, cette thèse a permis de faire avancer significativement les connaissances sur les mécanismes déterminant la structure et la composition des communautés de lichens épiphytes en forêt boréale, en particulier en ce qui concerne la dispersion et la croissance de différentes espèces en fonction de différentes variables environnementales. Nous avons montré que la biomasse en lichens varie en fonction de la qualité et de la quantité de substrats disponibles pour la colonisation, tant à l'échelle de la branche, de l'arbre, du peuplement et du paysage. La qualité et la quantité de substrats pour les lichens sont intimement liées au temps écoulé depuis la dernière perturbation. La structure du couvert forestier influence fortement les conditions environnementales prévalant dans les forêts et ces conditions amont une influence importante sur les populations de lichens épiphytes. Les forêts d'intérieur semblent les plus propices au maintien de populations qui pourront servir de foyers pour la recolonisation des superficies perturbées récemment. Le maintien d'une proportion significative de parcelles de forêts matures (100 à 200 ans) présentant des conditions de forêt d'intérieur apparaît donc comme une mesure de précaution intéressante à adopter dans un contexte d'aménagement forestier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : lichens alectorioides, effets de lisière, coupes partielles, croissance, dispersion, colonisation.

Les lisières forestières constituent un enjeu pour la gestion des territoires, par la biodiversité qu’elles abritent, les processus écologiques qu’elles régulent et les services environnementaux qu’elles rendent à l’agriculture et à la foresterie. C’est pourquoi il est nécessaire de connaitre et quantifier précisément leurs influences sur la végétation pour proposer des mesures de gestion adaptées à la variabilité des situations de lisière. En référence aux hypothèses de la littérature, ce travail vise à comprendre comment varie la répartition des communautés végétales forestières en réponse à la diversité des types de lisières, dans un paysage agriforestier. Les espèces vasculaires de la strate basse de la végétation forestière ont été recensées le long de 28 transects, représentatifs de sept types de lisières des coteaux de Gascogne. Ces transects, perpendiculaires à la bordure et dirigés vers l’intérieur du bois, comportent 20 quadrats contigus de 2 m × 2 m. J’ai cherché à mesurer la profondeur d’influence des effets de lisières sur la végétation par la méthode de régression à deux phases. Face à l’hétérogénéité observée, j’ai caractérisé les patrons de distribution des communautés végétales par cinq modèles continus pour les comparer. Les lisières structurent la répartition des communautés végétales suivant un gradient, de la bordure vers l’intérieur du bois, mais les patrons sont plus variables qu’attendus et remettent en cause la généricité du modèle théorique à deux phases largement admis dans la littérature. Néanmoins, un patron de distribution de la végétation commun à l’ensemble des lisières a été identifié au moyen de la méthode STATIS d’analyse à k-tableaux. L’analyse des effets de lisière sur un sous-échantillon d’espèces a été affinée par la prise en compte des caractéristiques biologiques et écologiques des espèces d’une part, et des variables environnementales, à différentes échelles spatio-temporelles d’autre part. Les traits biologiques et écologiques des espèces répondent davantage à l’âge et l’histoire des lisières qu’à la distance à la bordure. La hiérarchie des facteurs environnementaux, paysagers et historiques confirment le rôle prépondérant de la qualité locale de l’habitat dans la structure des communautés. La variabilité temporelle des effets de lisière a été abordée par un suivi horaire des variations microclimatiques au cours d’une année. Les faibles écarts microclimatiques entre la lisière et l’intérieur du bois au cours des saisons suggèrent un rôle faible du microclimat sur la structure des assemblages d’espèces. Enfin, la variabilité spatiale des lisières dans un paysage de large étendue a été évaluée par la mise au point d’une méthode originale afin de caractériser et cartographier la diversité des segments de lisières. Les résultats remettent en cause les modèles théoriques antérieurs et ouvrent des perspectives pour une meilleure compréhension des principes d’organisation des communautés végétales en lisières de forêt. La complexité des patrons de réponse aux effets de lisière justifie de porter une attention plus soutenue à la diversité des lisières dans la perspective de mieux les gérer. / Forest edges are a challenge for land management. They contain high biodiversity, regulate ecological processes and provide environmental services to agriculture and forestry. Therefore, it is necessary to evaluate and quantify precisely edge influence on vegetation to propose management measures adapted to edge diversity. Referring to the literature asusmptions, this paper focuses on understanding the variation in the distribution patterns of forest plant communities in response to contrasted edge types in rural landscape. All vascular plant species of the understorey forest vegetation have been identified along 28 transects, pertaining to seven edge types of “coteaux de Gascogne”. Transects were perpendicular to the forest border and included 20 contiguous quadrats of 2 m × 2 m, towards forest interior. I tried to measure the depth of edge influence on vegetation using the two-phase linear regression method. Facing to high heterogeneity, I characterized the distribution patterns of plant communities by five continuous models for comparison. Edge effect structure the distribution of plant communities along a gradient from the border toward the forest interior. Response patterns to edge influence were more variable than expected and challenge the hypothetical response model pattern widely accepted in the literature. However, a common pattern of vegetation for all transects was identified using the k-tables STATIS method. Analysis of edge effects on a sub-sample of species was refined using on the one hand biological and ecological species traits and environmental variables at different spatio-temporal scales, on the other. The functional response of plant species better suited to the age and history of the edges than the distance from the border. Nevertheless, the hierarchy of environmental, landscape and historical context confirm the role of habitat quality on distribution patterns of forest vegetation. Temporal variability of edge effects has been addressed by monitoring hourly microclimatic variations over one year. The small differences in microclimate between edge and forest interior over seasons suggest a weak role of microclimate on the structure of plant species assemblages. Finally, the spatial variability of edges at the landscape level has been evaluated. An original method, Cartolis, has been developed to characterize and map the diversity of forest edge segments. Our results, calling into question the earlier theoretical models, provide opportunities for a better understanding of plant distribution patterns in forest edges. The complexity of responses obtained warrants to bring more attention to edge diversity for better management and conservation of plant species.

L'urbanisation croissante de ces dernières décennies amène aujourd'hui à considérer la place de la biodiversité dans les territoires urbains. Ce travail est centré sur l'étude des modifications de communautés végétales de petits espaces boisés (1,5 ha en moyenne) le long d'un gradient d'urbanisation dans trois agglomérations du Massif armoricain : Angers, Nantes et Rennes. Les communautés végétales sont fortement modifiées par l'urbanisation. Les bois urbains sont plus riches en espèces exotiques mais restent dominés par des espèces indigènes et forestières. Cependant, la distribution des espèces indigènes est modifiée le long du gradient d'urbanisation et certains traits biologiques semblent associés à cette distribution. L'environnement local et en particulier le pH et la fertilité des sols semblent être les facteurs les plus importants en lien avec les modifications des communautés végétales. L'âge des espaces boisés semble avoir une importance moindre. De plus, les caractéristiques de dispersion des espèces ne semblent pas être impliquées dans la distribution des espèces le long du gradient d'urbanisation. Au niveau de l'espace boisé, l'effet lisière est un déterminant important de la richesse spécifique, les lisières étant les plus riches en espèces aussi bien dans les bois urbains que ruraux. La banque de graines de la litière est affectée par la distance à la lisière mais elle est peu différente entre les bois urbains et ruraux. La composition de la banque de graines de la litière diffère largement de la composition de la végétation du bois. Les caractéristiques du milieu forestier empêchent probablement la germination d'un grand nombre d'espèces non forestières venant des habitats adjacents aux espaces boisés et sont donc importantes pour le maintien d'une végétation dominée par des espèces forestières. Ce travail permet d'ouvrir des perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la réponse des espèces à l'urbanisation et pourrait contribuer à une meilleure intégration de ces espaces boisés dans l'aménagement des villes.

L'urbanisation croissante de ces dernières décennies amène aujourd'hui à considérer la place de la biodiversité dans les territoires urbains. Ce travail est centré sur l'étude des modifications de communautés végétales de petits espaces boisés (1.5 ha en moyenne) le long d'un gradient d'urbanisation dans trois agglomérations du Massif armoricain : Angers, Nantes et Rennes. Les communautés végétales sont fortement modifiées par l'urbanisation. Les bois urbains sont plus riches en espèces exotiques mais restent dominés par des espèces indigènes et forestières. Cependant, la distribution des espèces indigènes est modifiée le long du gradient d'urbanisation et certains traits biologiques semblent associés à cette distribution. L'environnement local et en particulier le pH et la fertilité des sols semblent être les facteurs les plus importants en lien avec les modifications des communautés végétales. L'histoire des espaces boisés semble avoir une importance moindre. De plus, les caractéristiques de dispersion des espèces ne semblent pas être impliquées dans la distribution des espèces le long du gradient d'urbanisation. Au niveau de l'espace boisé, l'effet lisière est un déterminant important de la richesse spécifique, les lisières étant les plus riches en espèces aussi bien dans les bois urbains que ruraux. La banque de graines de la litière est affectée par la distance à la lisière mais elle est peu différente entre les bois urbains et ruraux. La composition de la banque de graines de la litière diffère largement de la composition de la végétation du bois. Les caractéristiques du milieu forestier empêchent probablement la germination d'un grand nombre d'espèces non forestières venant des habitats adjacents aux espaces boisés et sont donc importantes pour le maintien d'une végétation dominée par des espèces forestières. Ce travail permet d'ouvrir des perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la réponse des espèces à l'urbanisation et pourrait contribuer à une meilleure intégration de ces espaces boisés dans l'aménagement des villes.

En Europe tempérée, les paysages sont dominés par une mosaïque de forêts, prairies et cultures depuis plusieurs siècles. Cette longue période de temps a permis la spécialisation d'espèces au sein des habitats et de leurs interfaces grâce à de forts contrastes environnementaux. Cependant, de fréquents changements d'occupation du sol ont eu lieu par le passé, lesquels se sont accélérés dans les dernières décennies, remettant en cause la stabilité des communautés végétales et de leur environnement. L'afforestation d'anciennes prairies et l'extension de prairies par déforestation, le plus souvent issues de la progression et de la régression d'anciennes lisières, n'ont que peu été étudiées. Au sein des interfaces foret-prairie, en plus d'un effet lisière induit au sein de chaque habitat par la proximité de l'habitat adjacent, un effet histoire peut s'ajouter au sein des habitats récents, c'est-à-dire un héritage environnemental et/ou floristique (dette d'extinction, crédit de colonisation). Au sein des lisières d'habitats récents, une interaction entre effet lisière et effet histoire peut également être rencontrée. Dans cette thèse, les objectifs ont été d'évaluer l'influence relative de l'effet lisière et de l'effet histoire le long d'interfaces forêt-prairie stables, issues d'afforestation et issues de déforestation en s'intéressant (i) aux conditions environnementales, (ii) à la richesse et à la composition floristique des communautés végétales, et (iii) aux valeurs de traits au sein des communautés. Nos résultats ont montré des gradients croissants d'intensité lumineuse et de nutriments des sols allant des lisières aux cœurs de prairies. En réponse à ces gradients, un fort effet lisière sur la composition des communautés végétales a été trouvé en prairie. Ces différences floristiques entre lisières et cœurs de prairies s'expliquent par la présence d'un grand nombre d'espèces transgressives parmi les espèces spécialistes de forêt, lesquelles ont des valeurs de traits favorisant leur transgression en prairie. A côté de cela, une dette d'extinction d'espèces spécialistes de prairie a été trouvée au sein des forêts récentes, laquelle est responsable d'une hauteur végétative plus importante par rapport aux forêts anciennes. Ces résultats s'expliquent par une intensité lumineuse restée plus élevée au sein des forêts récentes, même après plusieurs décennies. Une dette d'extinction d'espèces spécialistes de forêt a aussi été mise en évidence en lisière de prairie récente, laquelle est le résultat d'une interaction entre effet lisière et effet histoire. En prairie récente, l'effet lisière favorise le maintien des espèces forestières. D'après nos résultats, les lisières de forêt et de prairie, dont la plupart ont subit un déplacement au cours des deux derniers siècles, hébergent de nombreuses espèces végétales spécialistes des habitats anciens, parfois en dette d'extinction. Une réévaluation de la distribution des espèces au sein des communautés végétales de forêts et prairies semble alors nécessaire en tenant en compte de l'histoire des habitats. Face à l'instabilité croissante des forêts et prairies, l'identification des espèces en dette d'extinction représente une chance pour la conservation et la restauration de la biodiversité végétale / In temperate Europe, landscapes are dominated by a mosaic of forests, grasslands and crops since several centuries. This long period of time allowed the specialization of species within the habitats and their interfaces thanks to strong environmental contrasts. However, there have been frequent land-use changes in the past, which have accelerated in recent decades, challenging the stability of plant communities and their environment. The afforestation of former grasslands and the extension of grasslands by deforestation, mostly resulting from the progression and regression of the edges, have been poorly studied. In the forest-grassland interfaces, in addition to an edge effect induced in each habitat by the proximity to the adjacent habitat, a history effect can be added in recent habitats, i.e. an environmental and/or floristic legacy (extinction debt, colonization credit). In the recent habitat edges, an interaction between edge effect and history effect can also be encountered. In this thesis, the objectives were to evaluate the relative abundance of the edge effect and the history effect along forest-grassland interfaces stable, from afforestation process and from deforestation process, by studying (i) environmental conditions, (ii) the richness and floristic composition of plant communities, and (iii) trait values within communities. Our results showed increasing gradients of light intensity and soil nutrients ranging from grassland edges to grassland cores. In response to these gradients, a strong edge effect on the composition of plant communities was found in grasslands. These floristic differences between grassland edges and grassland cores are explained by the presence of a large number of transgressive species among the forest specialist species, which have trait values favoring their transgression in grasslands. Besides this, an extinction debt of grassland specialist species has been found in recent forests, which is responsible for a higher vegetative height compared to ancient forests. These results can be explained by the fact that light intensity remained higher in recent forests, even after several decades. An extinction debt of forest specialist species has also been demonstrated in the recent grassland edges, which is the result of an interaction between edge effect and history effect. In recent grasslands, the edge effect favors the maintenance of forest species. According to our findings, forest and grassland edges, most of which have been displaced over the past two centuries, are home to many plant species that are habitat specialists, sometimes in extinction debt. A re-evaluation of the distribution of species within forest and grassland plant communities then seems necessary, taking into account the history of habitats. In a context of increasing forests and grasslands instability, the identification of species in extinction debt represents an opportunity for the conservation and restoration of plant biodiversity

A l’heure actuelle, seuls des facteurs locaux, stationnels, sont considérés pour le calcul des risques liés au vent alors que le vent qui aborde un peuplement forestier est affecté par les surfaces sur lesquelles il vient de passer ; les lisières en particulier jouent un rôle important sur l’écoulement atmosphérique, en contribuant à générer de la turbulence. Dans un paysage fragmenté, constitué d’une mosaïque de surfaces de différentes hauteurs et rugosités, la multiplicité des lisières est ainsi susceptible d’avoir des effets cumulatifs perceptibles à l’échelle régionale, qui pourraient contribuer de manière significative à la fragilité des massifs face à des tempêtes. Certains niveaux de fragmentation semblent susceptibles de conduire à un accroissement des risques en cas de vent violent. Bien que la région de lisière a été étudiée de manière approfondie dans le passé en raison de leur importance pour la détermination des vitesses de vent, des niveaux de turbulence et des échanges entre l’atmosphère et la canopée, il n’y a aucune étude de l’impact de lisières multiples ou de la fragmentation des forêts sur les caractéristiques de la couche limite à l’échelle du paysage. Quelques rares études laissent penser que la fragmentation du paysage pourrait moduler de manière significative la structure turbulente de la couche limite atmosphérique mais ces études concernent des réseaux de brisevents plutôt qu’un ensemble de parcelles forestières. On cherche par conséquent à caractériser les champs de vent et de turbulence pour ces différentes configurations. Pour ce faire, une expérimentation en soufflerie à été réalisée, visant à caractériser l’écoulement sur des maquettes de paysage présentant cinq degrés de fragmentation (L = ~ 5, ~ 10, ~15, ~20, ~30h, où L est la distance entre deux patchs de forêts régulièrement espacés et h est la hauteur de la canopée). Un cas homogène a également été simulé et sert ici de référence. Pour le modèle de canopée choisi, ces expérimentations montrent que l’énergie cinétique turbulente présente dans la basse atmosphère ne passe pas par un maximum pour une valeur de l’espacement intermédiaire comme il était supposé à l’origine. Le cas homogène est la configuration la plus rugueuse. Pour de grands espacements l’influence d’une parcelle ne se fait guère sentir sur la suivante et lorsqu’ils sont faibles l’écoulement ne "ressent" guère les clairières et présente des caractéristiques semblables au cas homogène. Nous avons également évalué un modèle atmosphérique de type "simulation des grandes échelles" à l’aide des données présentées précédemment. Le modèle est capable de reproduire les grandes caractéristiques de la turbulence telles que les vitesses de vent horizontales et verticales, l’énergie cinétique turbulente, les contraintes de Reynolds et les coefficients d’asymétrie horizontale et verticale en tous points du domaine. Cela nous a permis de confirmer la validité des calculs numériques et de simuler l’écoulement sur une plus large gamme de paysages fragmentés. Les résultats démontrent l’importance de l’indice foliaire pour le calcul de la rugosité effective sur une succession de patchs de forêt. / At present only the characteristics of a forest stand and its immediate environment are taken into account in calculating forest wind risk. However, it is known that the wind is strongly affected by the surfaces over which it has previously flowed. Forest edges in particular play an important role in determining the characteristics of the atmospheric flow by generating increased turbulence, triggering the formation of coherent tree scale structures. In a fragmented landscape, consisting of surfaces of different heights and roughness, the multiplicity of edges may have cumulative effects at the regional scale leading to increased forest damage during storms. Flow changes in the atmospheric boundary-layer across surface roughness changes have received extensive study in the past because of their importance in determining velocities, turbulence levels and exchange between the atmosphere and biosphere or ground. There have also been a number of studies across single forest edges both in the field, wind-tunnels and computer models. However, there have been no studies of flow across multiple forest edges or the impact of forest fragmentation on the characteristics of the boundary-layer. The only studies on multiple surface changes have been wind-tunnel examination of the flow though and across multiple wind-breaks. In this thesis we show results from a series of wind tunnel experiments on a range of levels of forest fragmentation. Five gap spacings (L = ~ 5, ~ 10, ~15, ~20, ~30h, where L is the length of the gap and h is the canopy height) were investigated using 3D laser doppler velocimetry in order to assess the effects of fragmented landscapes on mean and turbulent wind characteristics. The fragmentation was two-dimensional with the transition between forest and gaps only being along the wind direction and the forest and gaps were continuous perpendicular to the wind direction. The wind speeds and turbulence characteristics are compared against measurements from a single forest edge in the wind tunnel, which acts as a reference. No enhancement of turbulence formation at a particular level of fragmentation was observed but there was a consistent pattern of wind speed and turbulence back from the first edge of each simulation with the horizontal velocity at tree top increasing and the turbulent kinetic energy decreasing as gap size increased. We also compare mean wind speeds (U and W) and turbulence characteristics (variance in u, v, and w; skewness in U, V, and W; Reynold’s stress, and TKE) at all points in the experimental measurement domain of the wind tunnel with Large Eddy Simulation (LES) results, which allows us to confirm the validity of the LES calculations and to conduct a wider range of experiments than was possible in the wind-tunnel. The results demonstrate the importance of the frontal area index or roughness density of elements (in this case trees) in determining the nature of the flow and the effective roughness of the overall surface. They also show that as the gaps between forest blocks increases the flow transitions (at a gap size between 10 to 15 tree heights) from flow comparable to that over a continuous forest to flow across a set of isolated forest blocks.

Pour des raisons patrimoniales autant que pour les services qu'elle rend à l'humanité, il apparaît nécessaire de soutenir la diversité des organismes vivants et, pour cela, de connaître leur utilisation des milieux dans les paysages ruraux. En particulier, des travaux récents soutiennent un modèle de colonisation cyclique qui énonce qu'une partie des espèces circulant dans les milieux cultivés en été trouvent un abri propice à l'hivernation dans les milieux semi-naturels. Notre but était ici de mettre au jour les facteurs locaux et paysagers déterminant la répartition spatiale et la structure des assemblages de Carabidae dans un paysage rural des coteaux de Gascogne. Les patrons de répartition des Carabidae, obtenus à deux échelles spatiales différentes, celle du paysage et celle de la parcelle, et à deux moments clés de la vie de ces insectes, la période durant laquelle ils sont actifs (circulants) et la période d'hivernation, ont été interprétés en termes de processus écologiques grâce à la prise en compte des traits biologiques et écologiques des espèces de Carabidae. Les résultats montrent que le type de milieu a un effet structurant majeur sur les assemblages de Carabidae circulants comme hivernants, comparable aux effets des conditions environnementales locales et paysagères réunies. Par ailleurs, les effets de lisière sur les Carabidae circulants, au niveau des interfaces entre les bois et les cultures, sont limités à quelques mètres ou quelques dizaines de mètres. Concernant les Carabidae hivernants, nous avons noté de manière surprenante que leur densité était de deux à six fois plus élevée dans les marges (cultivées) des cultures que dans les milieux semi-naturels. De plus, nous n'avons noté aucun contraste de répartition spatiale entre les Carabidae hivernants et les Carabidae circulants, quels que soient les espèces ou les groupes fonctionnels considérés. Ceci indique donc que les marges des cultures sont des milieux d’hivernation très importants dans le contexte considéré et que si un mouvement de colonisation cyclique existe pour les Carabidae des cultures, il doit se dérouler entre leur zone intérieure et leur marge. L'ensemble de nos résultats soutient l'idée que si l'agencement spatial des milieux seminaturels dans le paysage est important pour promouvoir les populations de Carabidae auxiliaires dans les cultures, la gestion des cultures elles-mêmes, et notamment de leurs marges, est également de première importance. / Supporting biodiversity is an ethical as well as a practical issue since it provides numerous ecosystem services. In that purpose, it is necessary to determine how organisms use the different habitats in rural landscapes. In this view, recent studies suggest that a number of arthropods cyclically colonise cultures, where they feed and reproduce, and semi-natural areas, where they overwinter. We aimed to determine the local and landscape determinants of spatial distribution and structure of ground beetle (Coleoptera: Carabidae) assemblages in a rural landscape of south-western France. We studied spatial distribution patterns of ground beetles at landscape and habitat scales, and at two key periods of their life, that when they are active, and winter. We then considered biological and ecological traits to deduce from these spatial patterns ecological processes affecting ground beetles. Our results show that habitat type has a major effect on species assemblages of active (circulating) as well as overwintering ground beetles, equivalent to that of local conditions and landscape context combined. Edge effects on circulating ground beetles at the woodlot-filed interface were limited to a few meters or a few dozen of meters in both habitats. Amazingly, we found that the density of overwintering ground beetles was two-to six-fold higher in crop margins than in semi-natural habitats. Moreover, we failed to show any difference between the spatial distribution of overwintering ground beetles and circulating ground beetles, whatever the species or functional group considered. Crop margins are thus major overwintering sites in the context studied and cyclic colonisation of ground beetles in crops, if real, may take place between the inner zone and the margins of crops. These results suggest that, in addition to spatial arrangement of semi-natural habitats, crop management, and in particular management of crop margins, is important to promote ground beetles and their beneficial effects on crop protection in agro-forested landscapes.

Alors que la superficie des forêts de plantation continue d'augmenter dans le monde, leurcontribution à la conservation de la biodiversité reste controversée. L’objectif de cette thèse estd'identifier les facteurs clés, à la fois au niveau de l'habitat local et à celui du paysage, qui influent surla diversité des papillons de jour dans les paysages en mosaïque dominés par des plantations de pins.Les communautés de papillons ont été échantillonnées en lisière et à l’intérieur de plantations de pinmaritime, pare-feux, ripisylves et fragments de forêts de feuillus variant par la taille et le degréd’isolement spatial. Les traits biologiques et écologiques des papillons ont été liés auxcaractéristiques de l’habitat et aux variables paysagères.Les éléments les plus importants pour la conservation des papillons dans les paysages dominés parles plantations de pins sont les habitats semi-naturels: forêts de feuillus, pare-feux et lisières. Lesripisylves se révèlent être les plus riches en papillons forestiers, abritant des espèces spécialisées. Lespare-feux hébergent deux fois plus d'espèces que les autres types d'habitats et sont importants pourla conservation de plusieurs espèces menacées. Toutefois les plantations de pin ne sont pas vide depapillons. La qualité de l'habitat, notamment la présence de plantes hôtes, est le facteur le plusdéterminant de la composition des communautés de rhopalocères. La composition et laconfiguration du paysage ont également une influence importante sur la diversité des papillons. Denombreuses espèces de papillons ont été observées dans plusieurs types d'habitat suggérant que lacomplémentation et supplémentation des ressources soient des processus clés pour maintenir ladiversité des papillons dans les paysages forestiers hétérogènes. / While the area of plantation forests continues to increase worldwide, their contribution to theconservation of biodiversity is still controversial. The aim of this thesis is to identify key habitat andlandscape factors that drive butterfly diversity in mosaic landscapes dominated by pine plantations.Butterfly communities were sampled at edges and interiors of five successional stages of pine stands,in firebreaks, riparian forests and in deciduous woodlands varying in fragment size and isolation.Biological and ecological traits of butterflies were related to habitat patch attributes and tolandscape composition and configuration.The results highlighted the critical importance of semi-natural habitats for butterfly conservation inpine plantation mosaics, i.e. deciduous woodlands, firebreaks and edges. Riparian forests wereespecially rich in forest butterfly species, harboring specialized species with both narrow habitat andthermal ranges. Firebreaks had twice as many species as other habitat types and were ofconservation value for several threatened butterfly species. Our results also showed that pine standswere not ‘free of butterflies'. Habitat quality, particularly the presence of host plants, was the mostimportant driver of butterfly community composition. Landscape composition and configuration alsoinfluenced butterfly diversity. Many species used more than one distinct habitat type, suggestingthat resource complementation and supplementation are important mechanisms of butterflydiversity persistence in pine plantation mosaics.

Qui du phénomène de résistance (RA) ou de susceptibilité (SA) par association est prépondérant en milieu forestier ? En d’autres termes, la défoliation par les insectes herbivores est-elle moins (RA) ou plus (SA) importante sur des arbres hôtes situés en mélange comparés à des monocultures ? A cause des contraintes méthodologiques, les connaissances sur la relation diversité - résistance en forêts matures restent faibles. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé le dispositif exploratoire du projet FunDivEUROPE. Sur un réseau de 209 parcelles forestières sélectionnées le long de deux gradients orthogonaux de richesse spécifique (d’une à cinq essences en mélange) et de latitude (de la forêt méditerranéenne à la boréale), nous avons évalué la défoliation des houppiers des arbres. A l’aide d’un échantillon constitué de onze essences différentes, nous avons démontré pour la première fois un patron global de diminution de l’herbivorie (RA) en forêts matures à travers l’Europe. Nous avons également comparé l’herbivorie des insectes dans des placettes constituées de chênes purs ou mélangés à d’autres espèces, placées en lisière ou à l’intérieur de petits bois présents dans les vallées et coteaux de Gascogne. Nous avons observé moins de dégâts foliaires sur les chênes entourés par des voisins hétérospécifiques, et nous avons montré que la magnitude de cette résistance (RA) était plus importante en lisière qu’à l’intérieur des bois. Enfin, nous avons testé cette hypothèse de RA sur une espèce d’herbivore invasif en Italie, le cynips du châtaignier. Basée sur la même approche méthodologique, notre étude a montré de plus faibles dégâts de galles sur les châtaigniers lorsque la richesse spécifique de la parcelle était élevée. Notre travail fournit donc de nouvelles preuves supportant l’hypothèse de RA à travers trois contributions originales : i) la RA existe en forêt mature, ii) quelle que soit l’espèce d’herbivore, iii) y compris sur des espèces exotiques. Ces résultats devraient avoir d’importantes implications pour la gestion des insectes herbivores en forêt puisque le maintien et l’amélioration de la diversité des essences représentent un outil prometteur pour prévenir les dégâts d’insectes. / Whether increasing forest diversity should result in less insect damage (Associational Resistance, AR) or more damage (Associational Susceptibility, AS) is still debated. Moreover little is known about the diversity - resistance relationships in mature forests due to methodological constraints. To answer this question we used the FundivEUROPE exploratory platform. In this network of 209 mature forest plots sampled along two orthogonal gradients of tree species richness (from one to five species mixtures) and latitude (from the Mediterranean to the boreal forest biomes), we assessed insect defoliation in tree crown. Focusing on eleven broadleaved species, we could for the first time demonstrate a global pattern of reduced defoliation (AR) in mature forests across Europe. We replicated the comparison of insect herbivory in pure vs. mixed plots of oak trees, at the edge or within forest patches of the valleys and hills of Gascony. Here we found significantly less damage on oaks surrounded by heterospecific neighbors, and showed that the magnitude of AR was larger at forest edge than in forest interiors. Last we tested the AR hypothesis with an invasive alien species, the Asian chestnut gall wasp, in Italy. Based on the same methodological approach, our study showed lower gall damage on chestnuts when tree species richness was higher in mixed mature stands. Our work therefore provide new evidences to support the AR hypothesis with three original contributions: i) AR does apply to mature forests, ii) irrespective of the identity of insect herbivores, iii) including exotic species. These findings may have important implications for pest management in forest since the maintenance or improvement of tree species diversity represent a promising tool to prevent insect damage.