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La connectivité du paysage est reconnue comme l’un des éléments fondamentaux pour la gestion et la conservation durable de la biodiversité et des écosystèmes. L’état de connectivité du paysage définit le degré de facilité avec lequel les espèces se dispersent entre leurs habitats. La combinaison de modèles de distribution et de connectivité basés sur la théorie des graphes permet de produire des outils spatialisés illustrant l’état de connectivité d’un paysage donné. Cette méthode renseigne sur l’importance relative des n½uds d’habitats et des corridors. Au sein de l’équipe de modélisateurs d’Irstea Grenoble et avec le soutien d’experts naturalistes de l’Office national des forêts (ONF) et des Ligues pour la protection des oiseaux (LPO) de la Drôme et de l’Isère, une analyse de connectivité a pu être mise en ½uvre sur deux espèces de chauves-souris dans le massif du Vercors. Cette étude s’est déroulée dans le cadre du projet MocHab (" Modélisation de la distribution des espèces : un outil pour l’évaluation, la conservation des habitats d’espèces et des continuités écologiques ") financé par le ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie (MEDDE). / Landscape connectivity is considered as a key issue for biodiversity conservation and natural ecosystems stability. Hence, landscape connectivity defines the degree to which the landscape facilitates or impedes movement among resource patches. Habitat modelling coupled with connectivity analysis based on graph theory provides a spatial operational approach to an integrative landscape management. The approach provides maps showing the connectivity status of different patches within the landscape matrix. The project was carried out in France by the Landscape ecology modelling group working at Irstea Grenoble in tandem with natural experts from the National Forest Office (ONF) and Bird Protection Leagues (LPO) from Drôme and Isère Departments. Two species of wild horseshoe bats were studied on regional natural park of Vercors. The work is a part of MocHab project (“Modeling of species distribution: a tool for habitat evaluation and conservation as well as ecological connectivity”). It was financed by the French Ministry of Ecology, Sustainable Development and Energy (MEDDE).

The preservation of biodiversity is a priority issue, both at national, European and international levels. In order to provide a better understanding of ecosystem functioning, spatial heterogeneity of natural environments is becoming one of the key components for the study of biodiversity. The Mediterranean basin is a hotspot of biodiversity for which the synergies between biodiversity and spatial heterogeneity of landscapes are particularly important. Mediterranean environments are organized into heterogeneous mosaics of four vertical strata~: bare soil, herbs, low ligneous and high ligneous. The biodiversity of these unique hotspots is now threatened by a closure of the landscape that leads to the habitat loss and landscape homogenization. The loss of heterogeneity is also leading to an increase in fire risks.This thesis aims to develop indices characterizing the spatial heterogeneity of natural landscapes in a Mediterranean context using very high spatial resolution remote sensing images. Among the various methods dedicated to the characterization of heterogeneity, the FOTO (FOurier Based Textural Ordination) method is particularly relevant because it produces uncorrelated texture gradients in an unsupervised manner, allowing continuous variations in spatial heterogeneity to be characterized at different spatial scales. Thus, the first objective of this thesis is to test the potential of texture indices derived from the FOTO method for the characterization of spatial heterogeneity relative to four vertical strata. The second objective is to test the sensitivity of our approach to technical and environmental factors, in order to ensure its replicability, and promote its use in an operational context of monitoring Mediterranean environments. Finally, based on a case study centered on the spatial distribution of bird species sensitive to vegetation heterogeneity, the last objective is oriented towards the validation of the ecological relevance of the heterogeneity indices.Combined with a vegetation index, NDVI, the texture indices derived from the FOTO method could be interpreted in terms of spatial heterogeneity and make it possible to characterize the composition and organization of the four vertical strata studied. These indices are influenced bymultiple factors, including the anthropization of landscapes showing patterns translated into surfaces such as crops, and the nature of the radiometric information of the remote sensing images processed. This pattern information impacts the apparent contrast of vegetation strata. Thus, the application of the method on a panchromatic band is more sensitive to patterns related to the alternation of bare soil and herbs while the application of the method on NDVI is more sensitive to patterns related to the alternation of ligneous strata with the herbaceous stratum. Finally, we have shown the interest of the approach developed for the prediction of several bird species with high conservation stakes. Heterogeneity indices have made it possible to highlight vegetation structures that are particularly favourable to certain bird species.The approach developed in this thesis is particularly stimulating because it allows the unsupervised production of three complementary indices characterizing several components of spatial heterogeneity related to four strata. Further efforts are needed to improve i) our understanding of the contribution of environmental and instrumental factors to the stability of the approach and ii) its automation for application in an operational context for mapping and monitoring the conservation status of natural habitats and birdlife.; La préservation de la biodiversité est un enjeu prioritaire, identifié aussi bien au niveau national qu’au niveau européen et international. L’hétérogénéité spatiale des milieux naturels est l’une des composantes clefs pour l’étude de la biodiversité et permet de comprendre le fonctionnement des écosystèmes. Le bassin Méditerranéen est un hotspot de biodiversité pour lequel le lien entre biodiversité et hétérogénéité spatiale des paysages s’illustre particulièrement bien. Les milieux méditerranéens s'organisent en mosaïques hétérogènes de quatre strates verticales: le sol nu, l’herbe, les ligneux bas et les ligneux hauts. La biodiversité de ces milieux est aujourd'hui menacée par une fermeture de milieux naturels qui entraîne la disparition de certains habitats et l’homogénéisation des paysages, homogénéisation qui entraîne elle-même une augmentation des risques d’incendies.Cette thèse se propose de développer des indices caractérisant l’hétérogénéité spatiale des milieux naturels dans un contexte méditerranéen à partir d’images de télédétection à très haute résolution. Parmi les différentes méthodes permettant de caractériser l'hétérogénéité, la méthode FOTO (FOurier Based Textural Ordination) est particulièrement intéressante car elle produit de façon non supervisée un nombre limité de gradients de texture non corrélés, à partir desquels il est possible de décrire les variations continues de l’hétérogénéité spatiale, et ce, à plusieurs échelles spatiales. Ainsi le premier objectif de cette thèse est de tester le potentiel des gradients de texture issus de la méthode FOTO pour la caractérisation de l’hétérogénéité spatiale relative aux quatre strates verticales caractéristiques des milieux méditerranéens. Le deuxième objectif est de tester la sensibilité de l’approche développée à des facteurs techniques et environnementaux, afin de s’assurer de sa réplicabilité pour favoriser son utilisation dans un contexte opérationnel de suivi des milieux méditerranéens. Enfin, le dernier objectif est de valider la pertinence écologique des indices d’hétérogénéité développés à travers un cas d’application~: la caractérisation de la répartition spatiale d’espèces d’oiseaux sensibles à l’hétérogénéité de la végétation.Combinés avec un indice de végétation, le NDVI, les indices de texture issus de la méthode FOTO ont pu être interprétés en termes d'hétérogénéité spatiale et ont permis de caractériser la composition et l'organisation des quatre strates verticales étudiées. Ces indices sont influencés par la présence de surfaces anthropisées comme les cultures ainsi que par la nature de l'information radiométrique des images de télédétection utilisées, qui impacte le contraste apparent des strates de végétation. Ainsi, l'application de la méthode sur une bande panchromatique est plus sensible aux motifs liés à l'alternance de sol nu et d'herbe tandis que l'application de la méthode sur le NDVI est plus sensible aux motifs lié à l'alternance des ligneux avec la strate herbacée. Enfin, nous avons montré l’intérêt de l’approche développée pour la prédiction de plusieurs espèces d’oiseaux à fort enjeux de conservation. Les indices d’hétérogénéité ont permis de mettre en évidence des structures de la végétation particulièrement favorables à certaines espèces d’oiseaux.L'approche développée dans cette thèse est particulièrement intéressante car elle permet la production non supervisée de trois indices complémentaires caractérisant plusieurs composantes de l'hétérogénéité spatiale relatives à quatre strates. Des efforts sont encore nécessaires pour améliorer i) notre compréhension de la contribution de facteurs environnementaux et instrumentaux sur la stabilité de l'approche et ii) son automatisation en vue d'une application dans un contexte opérationnel pour la cartographie et le suivi de l'état de conservation des habitats naturels et de l'avifaune.

In the context of global change and current loss of biodiversity, there is an urgent need to improve spatial approaches for assessing and monitoring biodiversity in order to develop a conceptual framework based on biological indicators that can be used in conservation planning. The problem still remains in terms of decisions and knowledge on where to set appropriate conservation targets. Hence, we need detailed and reliable information about forest landscape structure and composition and methods for estimating this information over the whole spatial domain. This work is based on an approach involving conservation of a patrimonial species in a mountain landscape. The Regional Natural Park in the French sub-Alps, used for this study encounters multiple conflicts (i.e. ecological, economic, tourism pressures). The stakeholders are then very concern on "where to manage" in other words, they need tools to define the perimeter of good quality habitat to optimize management at an optimal scale. Landscape metrics are widely used to explore the spatial heterogeneity of landscapes that influence several species distribution. Few empirical researches have comparatively examined their indicator value for certain species occurrence at different scales. Within the framework of this study we test hypothesis concerning the best scale at which Hazel Grouse respond to the landscape structure. Our aim was to evaluate significant relations between different landscape level indicators and species occurrence and to assess the effects of the extent of the considered landscape on their performance. Results showed that spatial scale affected the performance of the metrics, since Hazel Grouse occurrence was usually better predicted at relatively smaller extents of surrounding landscape. In all, outputs of this work constitute support for forest management, as they provide a methodological framework and indicators for prioritizing areas in terms of habitat quality where species conservation planning can be optimized., Dans le contexte du changement global et de la perte de la biodiversité, la prise en compte de cette dernière dans la gestion forestière reste encore très générale. Les démarches ne sont pas encore opérationnelles alors que les gestionnaires ont besoin d'outils destinés directement à la planification. Ainsi, il est devenu urgent d'améliorer les approches d'évaluation et de suivi de la biodiversité et de développer un cadre conceptuel à partir des indicateurs biologiques qui puisse servir dans la prise des décisions. Ce travail se repose sur une approche associant l'enjeu de conservation d'une espèce sauvage patrimoniale dans un paysage de montagne à la maîtrise d'une gestion forestière qui détermine la qualité de son habitat. Dans le cadre concret de la gestion forestière d'un Parc Naturel Régional où les enjeux sont multiples (écologiques, économiques, touristiques), les acteurs concernés s'interrogent moins sur le « comment gérer » que sur le « où gérer » ; en d'autres termes, définir les périmètres de bonne qualité d'habitat afin d'optimiser la gestion et à l'échelle optimale. Notre travail est moins de procurer des outils aux gestionnaires que de poser les jalons scientifiques d'une approche holistique inspirée de l'écologie du paysage. Nous partons ainsi de l'hypothèse selon laquelle les variables environnementales ainsi que la structure du paysage influencent la présence d'une espèce indicatrice de la diversité biologique d'un milieu. Dans ce travail nous nous appuyons sur cette hypothèse pour développer une démarche spatialement explicite qui permettrait d'atteindre l'objectif de conservation dans le cadre d'un processus de gestion forestière adaptative, en étudiant le cas de la gélinotte des bois dans le Parc Naturel Régional de Grande Chartreuse. Ce modèle prédictif de l'occurrence de la gélinotte des bois en Chartreuse s'appuie sur des indicateurs environnementaux et paysagers aisément mesurables et spatialisables. Ceci permettra d'établir un diagnostic de la qualité de l'habitat, d'approfondir les connaissances sur les relations entre la structure du paysage et l'espèce à différentes échelles et de déterminer les secteurs d'habitat qui sont les plus appropriés à la gélinotte des bois en zone de montagne. La représentation spatiale de l'hétérogénéité à différentes échelles permet d'envisager de nombreuses applications dans les domaines de la conservation et de la gestion forestière multifonctionnelle. Nos résultats, relevant d'une approche spatialement explicite, valident l'hypothèse selon laquelle la qualité de l'habitat de la gélinotte peut être modélisée avec une précision acceptable uniquement à partir d'indices paysagers, s'ils sont calculés sur la bonne étendue. Ils constituent donc une avancée pour une aide à la gestion, puisqu'ils préfigurent d'un outil permettant la localisation de zones prioritaires sur lesquelles la conservation de la gélinotte peut être optimisée.

There is a general consensus that as pressures on natural resources increase, biodiversity is being lost, and the rate of loss is not sustainable. Within the present situation is become a critical need to develop methods and tools for biodiversity monitoring and conservation. In particular, we need spatially-explicit tools and rapid assessment methods that are relatively easy to implement at different scales and at a relatively low cost. One of the basic assumptions in ecology is that there are positive relationships at different spatial scales between landscape heterogeneity and species richness in a given landscape mosaic. In this thesis, we focus on this assumption in order to build a Potential Species Biodiversity Index. Our aim was to assess potential biodiversity within a forest landscape mosaic, considering the Vercors' mountain range as a case study. The index encompasses indirect biodiversity indicators and criteria as a surrogate to biodiversity potential present for a given area. This approach allows a better understanding of the relationships between forests stand structure, forest landscape characteristics and species richness or geographical distribution. The main steps of the method and its evaluation are presented in scientific papers. The analysis of geographical distribution of the index at different spatial scales provides practical applications for conservation planning and multifunctional forest management related fields., Le déclin de la biodiversité lié à l'augmentation des pressions sur les ressources naturelles, fait l'objet d'un large consensus. Cette situation souligne un besoin urgent de développer des outils de diagnostic et de suivi de l'état de la biodiversité qui soient spatialisés, rapides à mettre en œuvre, peu coûteux et qui permettent de réaliser des expertises à l'échelle des territoires. Une des hypothèses centrales en écologie est qu'il existe des relations positives entre l'hétérogénéité spatiale mesurée dans la mosaïque paysagère et la richesse en espèces qui peut y cohabiter à différentes échelles. Dans ce travail, nous nous appuyons sur cette hypothèse pour développer un Indice de Biodiversité Spécifique Potentielle afin de réaliser un diagnostic de l'état de la biodiversité dans la mosaïque paysagère intra-forestière à différentes échelles, en prenant l'exemple du massif du Vercors. Cet indice s'appuie sur des indicateurs et des critères capables de refléter le niveau de biodiversité potentiellement présente dans une zone géographique donnée, et permet d'approfondir les connaissances sur les relations entre la structure des peuplements, les caractéristiques de la mosaïque forestière et la richesse ou la répartition géographique des espèces. Les étapes clés de la méthodologie et de son évaluation sont valorisées sous forme d'articles. La représentation spatiale de la biodiversité potentielle à différentes échelles permet d'envisager de nombreuses applications dans les domaines de la conservation et de la gestion forestière multifonctionnelle.