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A new individual-based forest model for the species beech (Fagus sylvatica L.) was developed and implemented. The model called BEEch Plasticity (BEEP) describes tree crown plasticity phenomenologically and is able to model aboveground competition for PAR on a process basis. The current debate about the tree interactions in near-natural beech forests and their role in emergent forest structures and dynamics led to the research questions if (1) observed patterns can be modeled and reproduced by only describing the aboveground tree interactions, (2) what effects tree crown plasticity has on the structure and dynamics of near-natural beech forests, and (3) what effects selective thinning has on the structure and dynamics of near-natural beech forests. The BEEP model was developed, parameterized, calibrated, and validated according to data from the unmanaged forest `Schattiner Zuschlag' near Lübeck, North-Germany, while additional data from the sites Langula (Thuringia) and Fabrikschleichach (Bavaria) was used for model parameterization and calibration. Three simulation experiments were conducted. In the first experiment, the BEEP model was run 10 times for 2000 time steps with plastic tree crowns and the emergent forest structure was analyzed using structural indices. In the second experiment, the BEEP model was run again 10 times for 2000 time steps but with a modified crown model that only uses rotation-symmetric tree crowns. In the third experiment, the BEEP model was enhanced with a selective thinning procedure that uses target trees with specific diameter and heights as thinning objects. Forest structure was analyzed through the application of structural indices that capture different aspects of forest structure and by means of characterization of forest development phases. Analysis was accomplished only for the time steps 1000-2000 in order to allow transient oscillation in forest dynamics to develop. The results showed that the focus on aboveground competition and tree interactions sufficed to model beech forests and reproduced a wide range of patterns observed in near-natural and old-growth beech forest. In particular, the BEEP model was able to simulate a multi-layered forest structure with a mosaic structure of several developmental stages on a relatively small area of 0.5 ha. The simulated forest had wide diameter and age distributions. The diameter distribution was reversed-J-shaped. The age range of canopy trees exceeded 200 years. The comparison between simulations with plastic and rotation-symmetric tree crowns revealed that crown plasticity reduced tree competition for crown space and PAR and enhanced the forest structure and heterogeneity in the long term by allowing more tree cohorts of dfferent developmental stages to coexist. This supports the notion that crown plasticity drives beech forest dynamics in near-natural forests. The comparison between simulations with plastic tree crowns and with additional selective thinning showed that thinning does not affect the forest structural heterogeneity and reduces tree crown competition, while spatial patterns of tree positions remained unaltered. However, crown centroids were more regularly distributed. Model assumptions in the submodel routines, especially in the radiation and mortality submodel, question the reliability of the model results, because of the high sensitivity that these routines evoke on model outcomes. Therefore, revised versions of the submodels and a thoroughly validated crown growth model, may produce different results. Thus, the results presented in this study should be treated with care and cannot be used for generalizations about tree interactions in near-natural beech forests.

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A compact laminated board can be obtained by pressing layers of veneers with no other material or substance placed between them. The process does not require the use of steam pretreatment, surface activation methods, a gastight press, friction or adhesives. It strictly involves the heat and the pressure induced by the press in the veneers. The levels of temperature, pressure and time leading to the highest bending-strength values when material factors are held constant are investigated. The objective of optimizing the process is reached using response surface methodology for modelling and analysis. The parameter interactions are found to be significant.Photography, scanning, X-ray densitometry, light microscopy and scanning electron microscopy (SEM) are the methods used to visually analyse the final product. Densification and darkening are two of the effects observed. / <p>Godkänd; 2008; 20081113 (ysko)</p>

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Dans les écosystèmes forestiers, la décomposition du bois est un processus majeur, notamment impliqué dans le cycle du carbone et des nutriments. Les champignons basidiomycètes saprotrophes, incluant les pourritures blanches, sont les principaux agents de cette décomposition dans les forêts tempérées. Bien que peu étudiées, des communautés bactériennes sont également présentes dans le bois en décomposition et cohabitent avec ces communautés fongiques. L'impact des interactions bactéries-champignons sur le fonctionnement d'une niche écologique a été décrit dans de nombreux environnements. Cependant, leur rôle dans le processus de décomposition du bois n'a été que très peu investigué. A partir d'expériences en microcosme et en utilisant une approche non cultivable, il a été démontré que la présence du champignon Phanerochaete chrysosporium influençait significativement la structure et la diversité des communautés bactériennes associées au processus de décomposition du hêtre (Fagus sylvatica). Par une approche cultivable, cet effet mycosphère a été confirmé, se traduisant par une augmentation de la densité des communautés bactériennes en présence du champignon ainsi que par une modification de la diversité fonctionnelle de ces communautés. Enfin, une approche polyphasique a été développée, combinant l'analyse des propriétés physico-chimiques du bois et des activités enzymatiques extracellulaires. Les résultats de cette expérience ont révélé que l'association de P. chrysosporium avec une communauté bactérienne issue de la mycosphère de ce dernier aboutissait à une dégradation plus importante du matériau bois par rapport à la dégradation par le champignon seul, démontrant pour la première fois des interactions bactéries-champignons synergiques dans le bois en décomposition / Wood decomposition is an important process in forest ecosystems in terms of their carbon and nutrient cycles. In temperate forests, saprotrophic basidiomycetes such as white-rot fungi are the main wood decomposers. While they have been less studied, bacterial communities also colonise decaying wood and coexist with these fungal communities. Although the impact of bacterial-fungal interactions on niche functioning has been highlighted in a wide range of environments, little is known about their role in wood decay. Based on microcosm experiments and using a culture-independent approach, we showed that the presence of the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium significantly modified the structure and diversity of the bacterial communities associated with the degradation of beech wood (Fagus sylvatica). Using a culture-dependent approach, it was confirmed that in the presence of the fungus the mycosphere effect resulted in increased bacterial abundance and modified the functional diversity of the fungal-associated bacterial communities. Lastly, a polyphasic approach simultaneously analysing wood physicochemical properties and extracellular enzyme activities was developed. This approach revealed that P. chrysosporium associated with a bacterial community isolated from its mycosphere was more efficient in degrading wood compared to the fungus on its own, highlighting for the first time synergistic bacterial-fungal interactions in decaying wood

Il est probable que les changements climatiques futurs diminuent la croissance forestière en région tempérée. Cette vulnérabilité des espèces face aux contraintes du climat peut être étudiée via les cernes des arbres. Ces derniers sont en effet des archives du carbone utilisé par les arbres pour leur croissance, en lien avec les caractéristiques spécifiques de gestion du carbone et de réponse au climat. L’objectif principal de cette thèse est de déterminer, à partir des cernes, les réponses fonctionnelles de trois essences forestières tempérées (Fagus sylvatica, Quercus petraea et Pinus sylvestris) aux variations climatiques. Pour cela, nous avons réalisé une approche expérimentale en étudiant deux proxys (ou indices climatiques) : la croissance et la composition isotopique en 13C (δ13C) des cernes, à deux échelles temporelles : interannuelle et saisonnière. A l’échelle interannuelle, sur la période 1960-2007, une étude dendrochronologique a été réalisée sur les trois essences et a été complétée par l’analyse du δ13C des cernes (en relation avec le climat). A l’échelle saisonnière, nous avons déterminé précisément, sur une année (2009), les dynamiques de croissance du cerne et les variations de δ13C intra-cerne. Nos résultats mettent en évidence une sensibilité de la croissance et du δ13C des cernes des trois essences aux sécheresses estivales. Grâce à la complémentarité des proxys et des échelles temporelles, nous avons également trouvé des réponses climatiques contrastées entre espèces. La croissance du Hêtre est la plus réactive au climat d’une année à l’autre. Cette croissance ainsi que le δ13C des cernes sont fortement sensibles aux températures de juillet, en plus des précipitations printanières et estivales. Cette réponse immédiate au climat peut être expliquée par une forte dépendance de la croissance au fonctionnement foliaire et une faible utilisation des réserves carbonées pour assurer le début de la croissance. Le Chêne présente lui des arrières-effets climatiques sur sa croissance, via une forte sensibilité aux sécheresses de l’automne précédent, contrairement aux deux autres espèces. Ce résultat est à mettre en relation avec l’utilisation importante de réserves carbonées par rapport aux assimilats pour la croissance du bois initial, cette dernière étant très rapide, comme nous l’avons observé grâce à l’analyse saisonnière de la croissance. Concernant le Pin, la croissance, parce qu’elle dure plus longtemps que celle des décidues, est influencée par les températures et les précipitations de juin jusqu'à août. Le δ13C des cernes de pins est celui qui enregistre le plus la réponse au VPD, aussi bien à l’échelle saisonnière qu'interannuelle, probablement du fait d’une forte sensibilité de la conductance stomatique à ce paramètre. Les informations fournies par les cernes permettent d’appréhender la survie des espèces face aux changements climatiques futurs et peuvent être utilisées pour comprendre le dépérissement lié à ces changements. / Climate change will probably alter the tree growth in temperate forests. The species vulnerability to climatic constraints can be studied using tree rings. The latter's are natural archives of carbon used for tree growth and are linked to species carbon transfer and response to climate. The main thesis objective was to determine the functional response of three temperate species (Fagus sylvatica, Quercus petraea et Pinus sylvestris) under climatic variations using tree rings. For this, an experimental approach was conducted using two proxies (or climatic indices): the radial growth and the carbon isotope composition in 13C (δ13C) of rings at two time scales: interannual and intra-annual (or seasonal). At interannual scale, over the period 1960-2007, a dendrological study was done for three species and was completed by analysis of ring δ13C (in relation to climate). Over one year (2009) at seasonal scale, we precisely determined the radial growth dynamics and the variations in intra-ring δ13C. Our results highlighted growth and ring δ13C sensitivities to summer droughts. Because of proxy and time-scale complementarities, we have also found contrasted climatic responses among species. The beech growth is the most year-to-year responsive to climate. This growth and ring δ13C were highly sensitive to temperature in July in addition to spring and summer precipitation. This quick response of beech growth to climate could be explained by strong growth dependence to leaf functioning and low carbon reserve use to ensure the growth beginning. Contrary to the two others species, long-term consequences of climate on oak growth were found, via a high sensitivity to previous autumnal droughts. This result could be related to the high use of carbon reserves compared to assimilates for earlywood growth, which was very quick as observed by seasonal growth analysis. Concerning pine, the growth was influenced by temperatures and precipitation from June to August because the growth lasted longer for pine than that of the deciduous species. At both seasonal and interannual scales, the ring δ13C of pine trees was the best recorder of the VPD response, probably because of strong sensitivity of stomatal conductance to VPD. The information provided by tree rings allow to anticipate the species survival under future climate change and could be used to understand the declining due to these changes.