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Les recherches sur l’eau, tant dans leurs dimensions matérielles qu’idéelles, font l’objet d’un renouvellement dans le champ des sciences humaines et sociales. Ceci est à mettre en relation avec les défis majeurs actuels et futurs et les enjeux inédits que pose la gestion de l’eau. Dans un contexte de changements globaux qui accentue certains enjeux et en suggère de nouvelles hiérarchies à toutes les échelles spatio-temporelles, les questionnements évoluent, les valeurs sont bousculées, la gouvernance et l’action se réinventent. Ce numéro propose d’interroger comment se construisent aujourd’hui les connaissances et savoirs pour penser la gestion territorialisée de l'eau et des milieux aquatiques ? Research on water, both in its material and ideal dimensions, is the subject of a renewal in the field of human and social sciences. This is to be seen in relation to the major current and future challenges and the unprecedented challenges posed by water management. In a context of global changes which accentuates certain issues and suggests new hierarchies at all spatio-temporal scales, questions evolve, values are upset, governance and action are reinvented. This issue proposes to question how knowledge and skills are being built today to think about the territorialized management of water and aquatic environments?

Les plantations forestières sont aujourd’hui particulièrement encouragées, en tant que moyen d’atténuation du changement climatique, via la séquestration et le stockage du carbone qu’elles autorisent. Mais constituent-elles une solution pour la filière bois-forêt face aux changements globaux ? Qu’en est-il sur le plan de la biodiversité, des sols ou sociétal, en termes de retombées économiques et services culturels ? L’équipe du projet Plantaclim émet l’hypothèse que ces plantations se maintiendront, voire s’étendront à l’avenir, et qu’il importe dès lors d’analyser ces paramètres. Elle se focalise, pour cela, sur les peupleraies et les plantations de pins maritimes, moins impactées que d’autres peuplements par le changement climatique. Amélie Robert et Yann Dumas présentent, lors de cette intervention, les premiers résultats obtenus par les chercheurs de Plantaclim et les pistes envisagées a priori pour maximiser les services rendus par les plantations forestières dans le contexte du changement climatique ou plus largement des changements globaux.

National audience; Un programme d'échange sous la forme de regards croisés entre les classes de deux écoles, l'une Inuit au nord du Canada à Qamanituaq et l'autre Sami en Suède à Jokkmokk a été lancé en 2010. Ce programme s'est développé dans le cadre d'un projet plus vaste financé par l'IPEV (Institut de Recherche Polaire Français) intitulé TUKTU (caribou) du côté canadien et BOAZU (renne) du côté suédois. Dès la première année, à la demande des Ainés, nous nous sommes rapprochés des écoles pour travailler la relation Jeunes/Ainés et le fossé générationnel qui se creuse en lien avec la perte de l'Inuktitut et du Sami. Nous avons organisé des ateliers en mode de Recherche action Participative qui visaient à porter un regard critique sur l'impact des changements globaux sur les styles de vie traditionnels et l'avenir des jeunes.Avec la complicité des directeurs d'école et des enseignants, nous avons passé entre 10 et 20 jours par an sous forme de visites répétées. Avec l'aide des moyens habiles de la RAP (www.sas2.net) les élèves ont généré eux-mêmes les critères d'une roue « caribou lifestyle » et « sami well being » et se sont scorés, filmés et ont rédigés des textes en Inuktitut, Sami, Suédois et Anglais qui accompagnent des dessins illustrant les activités traditionnelles d'élevage de rennes ou de chasse au caribou. Un livre est en cours de finition réunissant dessins, textes et résultats des ateliers articulés en chapitres autour des différents critères de la roue (reindeer/caribou, food, helpers, nature, langage). Les élèves se sont complètement ré-appropriés les Moyens Habiles de la RAP et ont demandé à développer d'autres projets de recherche qui leur permettraient d'échanger sur leur quotidien et les défis auxquels les cultures Inuit et Sami sont confrontés (impact minier, changement climatique, prédateurs, pollutions, disparition de la langue...).Dans la communauté Inuit la roue caribou est devenue une icône du projet TUKTU et a permis à une cinquantaine d'élèves des écoles primaires et secondaires d'évaluer la place que prenait la ressource caribou dans leur quotidien. Grace aux scores que les élèves donnent aux critères (Food, Skin, Bone and Well Being), trois grandes familles ou typologie d'élèves ont été identifiées : caribou lover, nature as a play ground, computor fanatic,Du côté Sami, les jeunes ont souhaité développer eux-mêmes un questionnaire en ligne pour dialoguer avec leurs Ainés sur les impacts environnementaux du changement climatique. Les rennes sont affectés de plein fouet par les hivers et printemps tardifs et les éleveurs sont amenés à les nourrir artificiellement. Un des enseignant nous a demandé de développer un support RAP pour intégrer les écoles Sami dans son programme CLEO (Circumpolar Local Observation network).Les regards croisés, les interpellations réciproques par l'intermédiaire des visites des chercheurs via des dessins, des textes et des vidéos, la co construction de roues et de dispositifs réflexifs (retour sur soi et sa culture et partage avec l'autre) ont permis des deux côtés de l'océan de développer une conscience et une fierté sur leur culture et une prise de conscience des enjeux sur l'avenir. Les enseignants ont noté une grande maturité dans ces deux classes et des propositions de gestion des restes alimentaires et de déchets papiers. Les jeunes ont non seulement une excellente connaissance des enjeux mais ils sont force de proposition et en capacité de nourrir des projets de recherche conçus et gérés par eux-mêmes.

Modern climate change is reshaping species distributions, particularly on slow shifting organisms such as trees. Forests composition is therefore expected to change in the coming decades, which will alter ecosystem functions and biodiversity, with negative ecological and societal consequences for the planet.Tree distribution depends on several demographic traits such as recruitment, growth and mortality that interact across large climatic gradients. Yet, mortality is rising in all forested biomes in the world. In Europe for instance, forest mortality increases towards the climatic trailing edge of the species ranges as a response to drought. These high mortality rates are usually related to a lack of recruitment, which may induce vegetation shifts, but also opening new opportunities for the establishment of exotic invasive species. As demographic trait responses to climate vary across and within species, understanding trait interactions along large climatic gradients is crucial to better predict the impact of climate change on forest productivity, composition and range-shift dynamics.In this work I analyzed tree mortality and recruitment patterns of twenty of the most common native species and two exotic species in European forests and their triggered drivers. To this aim, I used data of 2 million trees from 153 892 plots measured in the National Forest Inventories from France, Spain, Germany, Belgium (Wallonia), Sweden and Finland.In the first chapter, I analyzed tree mortality and showed that the highest mortality occurrence happens in the climatic trailing edge, driven by drought, whereas the intensity of mortality is triggered by competition, drought and high temperatures and was uniformly scattered across species ranges. In addition, the occurrence of mortality was the highest in the trailing edge of temperate species and the lowest in the leading edge for half of the Mediterranean species.In the second chapter I analyzed tree recruitment, showing that for most species, there are no differences in recruitment across species ranges. Recruitment was strongly limited by competition and often depended on age, or growth rate of the plot. Surprisingly, the role of drought in tree recruitment only was evident in interaction with tree competition.In the third chapter, I assessed the invasiveness of two exotic invasive species, Quercus rubra and Robinia pseudoacacia. My results showed that both species are able to recruit new individuals under all other species canopies, to become dominant at the expanse of many trees species and suggested that they are both expanding their ranges northwards and southwards, in part because they are relatively less sensitive to drought than the other species.All together, my results highlight that trees sensitivity to current climate change is trait-dependent and differs across species ranges. The southern part of the species ranges can be shaped by drought-induced mortality, while recruitment is much less affected by drought. This different sensitivity to climate of tree mortality and recruitment suggests that recruitment could counteract the negative effects of climate change to a certain extent and that forests might be more resilient than what was previously thought. Yet, the exotic species expansion is less affected by the surrounding environment than Mediterranean and temperate species and could benefit from climate warming. Hence, the potential help of recruitment for in-situ species range persistence, and the management strategies which could help forests to mitigate future climate change remains to be explored.; Le changement climatique contemporain modifie la répartition des espèces, en particulier celle des organismes aux lentes capacités de migration comme les arbres. La composition des forêts devrait être affectée dans les prochaines décennies, modifiant en même temps les fonctions et la biodiversité de ces écosystèmes, avec de fortes conséquences écologiques et sociétales. La distribution des arbres dépend de traits démographiques tels que le recrutement, la croissance et la mortalité qui interagissent le long des gradients climatiques.Les taux de mortalité forestière augmentent dans tous les biomes du monde. En Europe, par exemple, la mortalité augmente en marge chaude des aires de répartition des espèces en réponse à la sécheresse. Ces taux de mortalité élevés s’accompagnent de faible taux de recrutement, induisant des changements de végétation et rendant de nouveaux espaces disponibles, qui sont une opportunité pour les espèces exotiques envahissantes. Néanmoins, ces réponses démographiques au climat sont espèces et traits dépendantes. Comprendre comment s’articulent ces traits démographiques le long des gradients climatiques est donc un enjeux important pour prédire l'impact du changement climatique sur la dynamique forestière.Dans ce travail, je me suis intéressé aux patrons et aux déterminants de la mortalité et du recrutement de vingt espèces d’arbres indigènes et deux espèces exotiques dans les forêts européennes. Dans ce but, j'ai utilisé les données de 2 millions d'arbres provenant de 153892 parcelles mesurées dans les inventaires forestiers nationaux Français, Espagnol, Allemand, Wallon, Suédois et Finlandais.Je me suis d’abord intéressé à la mortalité des arbres. J’ai montré que l'occurrence de la mortalité est plus élevée en marge chaude et liée à des taux de sécheresse élevés alors que les évènements intenses de mortalité sont eux expliqués par différents facteurs incluant la compétition, la sécheresse et des températures élevées et peuvent se manifester sur l’ensemble de l’aire de répartition. En outre, l'occurrence de la mortalité est plus élevée en marge chaude des espèces tempérées et plus faible en marge froide pour la moitié des espèces méditerranéennes.J’ai ensuite analysé le recrutement de ces mêmes espèces et montré que pour la majorité, les taux de recrutement varient peu le long de leur aire de répartition. Le recrutement était fortement limité par la compétition et dépendait souvent de l'âge ou du taux de croissance du peuplement. De plus, le rôle de la sécheresse sur le recrutement des arbres n’est significatif qu’en interaction avec la compétition.Enfin, j'ai évalué le caractère envahissant de deux espèces exotiques, Quercus rubra et Robinia pseudoacacia. Mes résultats montrent que les deux espèces sont capables de recruter de nouveaux individus sous le couvert d’autres espèces et même de devenir dominantes au détriment de celles-ci. Mes résultats montrent également une expansion de leur aire de répartition au nord comme au sud. Ces résultats s’expliquent en partie par une sensibilité à la sécheresse relativement plus faible que les espèces indigènes.Dans l'ensemble, mes résultats soulignent que la sensibilité des arbres au changement climatique est trait-dépendent et varie le long des aires de répartition. Alors que la mortalité en marge chaude semble largement induite par la sécheresse, le recrutement y est beaucoup moins sensible. Cette différence de réponse suggère qu’un recrutement élevé pourrait compenser les effets négatifs du changement climatique. Néanmoins, les espèces exotiques, moins affectées par les facteurs environnementaux que les espèces méditerranéennes et tempérées, pourraient bénéficier du réchauffement climatique. Il reste donc à explorer dans quelle mesure le recrutement peut aider des espèces à persister in situ et quelles stratégies de gestion pourraient aider les forêts à atténuer le changement climatique futur.

The thesis aims to analyze the emergence of anticipatory governance in order to understand how adaptation to global change - defined as all anthropogenic environmental disturbances - transforms the governance of estuarine metropolises (based on the case of the Bordeaux metropolis). The politico-ecological footprint of these metropolises on the estuarine peri-urban and rural areas is exacerbated by the growing socio-ecological interdependencies to govern the risks of flooding, loss of biodiversity and drinking water supply. The rise in importance of these major issues, which constrains the sustained attractiveness of estuarine metropolises, promotes dedicated public policies that go beyond the metropolitan institutional scale, extending to its adjacent functional territories. These policies, which involve highlighting the socio ecological interdependencies between metropolitan areas and their estuarine hinterlands, compel local authorities and stakeholders to renew their approaches in terms of urban and territorial planning. The emerging paradigm shift in urban/rural relations is reinforced on the one hand by recent territorial reforms (MAPTPAM, GEMAPI, NOTRe), which confirm the influence of cities beyond their administrative territory, and on the other hand by the socio-ecological functions of hinterlands within a metapolitan territorial system. The sociological analysis of these issues is based upon an original theoretical framework of socio-ecological interdependencies able to link the territorial conditions associated with the emergence of anticipatory governance facing global change. Through various ways of exposure, these socio-ecological interdependencies reveal themselves as public problems and as strategies of actors in public and private decision-making arenas. Three case studies serve as an empirical basis for this thesis: flood-submersion risk management, metropolitan water drinking supply and, governance of urban biodiversity., Cette thèse vise à analyser l’émergence de la gouvernance anticipative pour saisir en quoi l'adaptation aux changements globaux – définie comme l’ensemble des perturbations environnementales d’origine anthropique – transforme la gouvernance des métropoles estuariennes (sur la base du cas de la métropole bordelaise). L'empreinte politico écologique de ces métropoles sur les zones périurbaines et rurales estuariennes est exacerbée par les interdépendances socioécologiques croissantes pour gouverner les risques d’inondation, de perte de biodiversité et d’approvisionnement en eau potable. La montée en puissance de ces enjeux majeurs qui contraint l’attractivité soutenue des métropoles estuariennes, promeut des politiques publiques dédiées qui dépassent l’échelle institutionnelle métropolitaine pour s’étendre vers ses territoires fonctionnels adjacents. Ces politiques, qui passent par une mise en visibilité des interdépendances socioécologiques entre aires métropolitaines et les hinterlands estuariens, obligent les collectivités et les acteurs à un renouvellement des approches en termes de planification urbaine et territoriale. Le changement de paradigme émergeant dans les relations urbain/rural est renforcé d’une part par les réformes territoriales récentes (MAPTPAM, GEMAPI, NOTRe), qui entérinent l'influence des villes au-delà de leur territoire administratif, et d’autre part par les fonctions socioécologiques des hinterlands au sein d’un système territorial métapolitain. L’analyse sociologique de ces enjeux fait appel à un cadre théorique original des interdépendances socioécologiques qui permet de retracer les conditions territoriales associées à l’émergence de modes de gouvernance anticipative des changements globaux. Les diverses formes de « mise en visibilité » de ces interdépendances socioécologiques les révèlent comme des problèmes publics et comme des stratégies d'acteurs dans les arènes de décision publiques et privées. 3 cas d’étude servent de base empirique à cette thèse : la gestion des risques d’inondation-submersion, l’approvisionnement métropolitain en eau potable et la gouvernance de la biodiversité urbaine.

International audience; The global nature and acuteness of the threats to biodiversity create a pressing need for international law. In 1992, under the aegis of the United Nations, States adopted the Convention on Biological Diversity, which has a very broad scope of application. But many sectoral and/or regional conventions coexist alongside it and are intended to protect biodiversity as such or some of its components, as well as a set of customary rules. The study of international biodiversity law also leads us to go beyond the stakes, which are certainly essential, of protection or preservation to address the issues raised by the use and exploitation of biodiversity: fishing, hunting, trade, biosafety, or access to biodiversity and the sharing of the benefits arising out of the utilization of genetic resources. In this, international biodiversity law interacts with, and sometimes conflicts with, other rules of international law, including international trade, investment, maritime and human rights law.The ambition of this course is not to offer an exhaustive presentation of an abundant but still sparse material, but rather to contribute to its conceptualization. International biodiversity law is also an excellent laboratory for studying the ongoing developments of contemporary international law. The institutionalization of cooperation, the development of a secondary law of uncertain normativity, fragmentation, the articulation between customary and conventional rules, the role of the international judge, innovative control mechanisms and, more broadly, State support mechanisms, compensation for damages, are all fundamental issues that go far beyond international biodiversity law, but which it is very instructive to approach through the prism of the latter.; Par leur globalité et leur gravité, les menaces pesant sur la biodiversité font naitre un pressant besoin de droit international. Les États ont adopté en 1992, sous l’égide des Nations Unies, la Convention sur la diversité biologique, qui a un champ d’application très large. Mais de nombreuses conventions sectorielles et/ou régionales coexistent à ses côtés et ont vocation à protéger la biodiversité en tant que telle ou certains de ses éléments, tout comme un ensemble de règles coutumières. L’étude du droit international de la biodiversité conduit aussi à dépasser les enjeux, certes essentiels, de protection ou préservation pour aborder les questions que posent l’utilisation et l’exploitation de la biodiversité : la pêche, la chasse, le commerce, la biosécurité, ou encore l’accès à la biodiversité et le partage des avantages découlant de l’exploitation des ressources génétiques. En cela, le droit international de la biodiversité entre en interactions, et parfois en conflit, avec d’autres règles du droit international, portant sur le commerce, les investissements, la mer ou les droits de l’homme.L’ambition de ce cours n’est pas d’offrir une présentation exhaustive d’une matière abondante mais encore éparse, mais bien plutôt de participer à sa conceptualisation. Le droit international de la biodiversité est aussi un excellent laboratoire pour étudier les évolutions en cours du droit international contemporain. Institutionnalisation de la coopération, développement d’un droit dérivé à la normativité discutée, fragmentation, articulation entre règles coutumières et conventionnelles, rôle du juge international, mécanismes de contrôle et d’accompagnement de l’État innovants, réparation des dommages, sont autant d’enjeux fondamentaux qui dépassent largement le droit international de la biodiversité, mais qu’il se révèle très instructif d’aborder au prisme de ce dernier.

Environmental changes affect species but also the interaction connecting them within a community. Their ecological and evolutionary responses partly depend on biological traits affecting the type and strength of these interactions. In this thesis we use models to explore the impact of different environments on resource-consumer communities, either antagonistic (e.g. food webs) or mutualistic (e.g. plant-pollinator webs). We follow the impact of environmental parameters like temperature, abundance, and temporal distribution of interactors on their partner species. We study potential eco-evolutionary feedbacks, following the evolution of traits affecting the interaction like body size, investment in mutualism, or foraging time. Antagonistic interactions seem more stable than mutualistic ones via negative eco-evolutionary feedbacks. The more specialist species are also more fragile, often declining or being less able to evolve with environmental changes. Under specific modelling conditions we observe evolutionary responses previously reported in the literature e.g. decreased body size with warming, disinvestment in the mutualistic interaction when the partner population declines). Explicit modelling of the length and amplitude of the considered environmental perturbations could help explore the stability of the studied communities., Les changements environnementaux actuels affectent les espèces, mais aussi leurs interactions au sein des communautés. Leur réponse écologique et évolutive dépend en partie de traits phénotypiques qui affectent le type et l’intensité des interactions. Dans cette thèse, nous explorons l’impact de différents environnements sur les communautés antagonistes (e.g. réseaux trophiques) ou mutualistes (e.g. réseaux plantes-pollinisateurs). Nous suivons l’effet de paramètres environnementaux comme la température, l’abondance et la distribution temporelle d’un ou plusieurs interacteurs sur la réponse de ses partenaires. Nous étudions ainsi les boucles de rétroaction éco-évolutives concernant la taille corporelle, l’investissement dans l’interaction mutualiste ou encore la phénologie de recherche de nourriture. Les interactions antagonistes semblent plus stables que les interactions mutualistes grâce à des boucles de rétroaction éco-évolutives négatives. Les espèces les plus spécialistes sont aussi plus fragiles, souffrant souvent d’un déclin démographique et d’une réponse évolutive réduite aux changements environnementaux. Sous certaines conditions, nous observons des réponses évolutives en accord avec certains patrons empiriques (e.g., déclin des tailles corporelles avec l’augmentation des températures, désinvestissement dans les interactions mutualistes quand l’un des partenaires décline). Modéliser explicitement la durée et l’amplitude des perturbations environnementales pourrait apporter des précisions sur les capacités de résistance et résilience des différentes communautés étudiées.

Worldwide, changing nutrient concentrations pose main stressors in many ecosystems, which is likely to continue in the future. Consumer communities are often not directly affected but changes in resource quantity and quality have led to shifts in taxonomic as well as functional composition. For example, under phosphorous-rich conditions, some studies showed that small and fast-growing taxa were favored and also some shifts towards P-rich taxa were reported. Ecological stoichiometry theory (=EST) offers a framework to investigate the equilibrium and fluxes of elements (i.e. nutrients) between organisms one another and the environment. Stoichiometric traits, that is the elemental composition of an organism’s body tissue, has been successfully linked to resource quality or functional traits, especially growth rate and feeding groups. However, so far, most studies did not go beyond taxon or population level and explicit links towards nutrient availabilities are rare. It was thus the aim of my PhD to investigate whether – and to what extent – the integration of stoichiometric traits into community analyses can improve our understanding of a community response towards global stressors, i.e. changes in nutrient concentration and their ratios Using stream macroinvertebrates as model organisms, I tested assumptions from EST on community level relying to three databases comprising (i) stoichiometric traits (which I constructed based on field samplings campaigns and a literature research), (ii) functional traits and (iii) community datasets (abundances & environmental parameters). I found significant links between stoichiometric traits and (other) functional traits, as well as between water nutrient concentration and community stoichiometry. These results could complementarily be explained by EST and phylogeny. Phylogeny was found to largely control a taxon’s body stoichiometry leading to partly distinct responses among major taxonomic groups. Also confounding factors affecting community stoichiometry via shifts among those groups seemed to have weaken the global trends over a spatial nutrient gradient. On a temporal scale however the community stoichiometry and functional response followed our expectations based on EST: Under decreasing phosphorous concentrations, the community shifted towards P-poor taxa which decreased community %P. Further, high phosphorous conditions favoured traits related to fast development (e.g. small body sizes, short life duration) and detritus feeding; whereas low phosphorus conditions favoured slow-developing and predatory taxa. Stoichiometric traits were largely involved in this link, underlining their potential to explain ecological responses towards nutrient changes. It remains to be investigated how such a changed consumer nutrient pool affect nutrient cycling towards higher/lower trophic levels or adjacent terrestrial ecosystems. It might also be interesting to study its application towards – and interaction with – other global stressors, notably global warming, which already was shown to affect stoichiometry and/or traits related to body stoichiometry (i.e. growth, development). The extension of the stoichiometric trait data base could further help broadening the application of this approach and testing our findings also for other systems/regions., Dans de nombreux écosystèmes à travers le monde, les changements de concentrations et d’abondance relative des nutriments constituent un facteur de stress majeur. Les communautés de consommateurs ne sont souvent pas directement affectées par ces changements, mais plutôt indirectement par les modifications induites dans la quantité et la qualité des ressources de base. Par exemple, dans des conditions de forte disponibilité en phosphore, les taxons de petite taille et à croissance rapide sont favorisés tous comme ceux étant naturellement riches en phosphore. La théorie de la Stœchiométrie Ecologique (EST, Ecological Stoichiometry Theory) offre un cadre conceptuel pour étudier l'équilibre et les flux d'éléments (c.a.d. de nutriments) entre les organismes et l'environnement. Les traits stœchiométriques, ici considérés sous l’angle de la composition élémentaire des tissus corporels d'un organisme, ont pu être liés avec succès à la qualité des ressources ou à des traits fonctionnels des taxons, notamment le taux de croissance et le groupe trophique des organismes. Néanmoins, jusqu'à présent, la plupart des études n'ont pas dépassé le niveau du taxon ou de la population et les liens explicites entre la structure des communautés de consommateurs et la disponibilité en nutriments restent rares. L'objectif de mon doctorat était d'étudier si - et dans quelle mesure - l'intégration de traits stœchiométriques dans les analyses de communautés pouvait améliorer notre compréhension de leur réponse aux changements de concentrations en nutriments. En prenant pour communautés modèles les macroinvertébrés des cours d'eau, j'ai testé les hypothèses de l'EST en m'appuyant sur trois bases de données comprenant (i) des traits stœchiométriques (base de données construite dans le cadre de cette thèse), (ii) des traits fonctionnels et (iii) la structure des communautés de macroinvertébrés en France (abondances et paramètres environnementaux). J'ai ainsi pu mettre en évidence des liens entre les traits stœchiométriques et les autres traits fonctionnels des taxons, ainsi qu'entre la concentration des nutriments de l'eau et la stœchiométrie des communautés. Ces résultats pourraient être expliqués de manière complémentaire par l’EST et la phylogénie. La phylogénie contrôle largement la stœchiométrie des taxons, entraînant des réponses distinctes parmi les principaux groupes taxonomiques. De même, les variations d’abondance relative des différents taxons selon la disponibilité des nutriments tendent à réduire l’importance des traits stœchiométriques comme facteur explicatif. Cependant, en considérant un seul cours d’eau subissant une réduction progressive des concentrations en phosphore, la stœchiométrie de la communauté et sa réponse fonctionnelle ont suivi nos attentes basées sur l'EST : Une réduction du phosphore sélectionne des taxons pauvres en P et réduit le %P de la communauté. En outre, des conditions de phosphore élevées ont favorisé les traits liés au développement rapide (par ex. petites tailles de corps, courte durée de vie) et à la détritivorie, tandis que des conditions de phosphore faibles ont favorisé les taxons à développement lent et à dominance prédateurs. Les traits stœchiométriques étaient largement impliqués dans ce lien, soulignant leur potentiel pour expliquer les réponses écologiques aux changements de concentrations en nutriments. Il reste maintenant à étudier comment les changements de stocks de nutriments constitués par les consommateurs affecte in fine le cycle des nutriments, et le transfert de ces nutriments vers les niveaux trophiques supérieurs et les écosystèmes adjacents. Il pourrait également être intéressant d'étudier l’applicabilité de ces approches à d'autres facteurs de stress globaux, notamment le réchauffement climatique. L'extension de la base de données de traits stœchiométriques pourrait ainsi contribuer à élargir l'application de cette approche et à tester nos résultats sur d'autres types d’écosystèmes.

Un programme d'échange sous la forme de regards croisés entre les classes de deux écoles, l'une Inuit au nord du Canada à Qamanituaq et l'autre Sami en Suède à Jokkmokk a été lancé en 2010. Ce programme s'est développé dans le cadre d'un projet plus vaste financé par l'IPEV (Institut de Recherche Polaire Français) intitulé TUKTU (caribou) du côté canadien et BOAZU (renne) du côté suédois. Dès la première année, à la demande des Ainés, nous nous sommes rapprochés des écoles pour travailler la relation Jeunes/Ainés et le fossé générationnel qui se creuse en lien avec la perte de l'Inuktitut et du Sami. Nous avons organisé des ateliers en mode de Recherche action Participative qui visaient à porter un regard critique sur l'impact des changements globaux sur les styles de vie traditionnels et l'avenir des jeunes.Avec la complicité des directeurs d'école et des enseignants, nous avons passé entre 10 et 20 jours par an sous forme de visites répétées. Avec l'aide des moyens habiles de la RAP (www.sas2.net) les élèves ont généré eux-mêmes les critères d'une roue « caribou lifestyle » et « sami well being » et se sont scorés, filmés et ont rédigés des textes en Inuktitut, Sami, Suédois et Anglais qui accompagnent des dessins illustrant les activités traditionnelles d'élevage de rennes ou de chasse au caribou. Un livre est en cours de finition réunissant dessins, textes et résultats des ateliers articulés en chapitres autour des différents critères de la roue (reindeer/caribou, food, helpers, nature, langage). Les élèves se sont complètement ré-appropriés les Moyens Habiles de la RAP et ont demandé à développer d'autres projets de recherche qui leur permettraient d'échanger sur leur quotidien et les défis auxquels les cultures Inuit et Sami sont confrontés (impact minier, changement climatique, prédateurs, pollutions, disparition de la langue...).Dans la communauté Inuit la roue caribou est devenue une icône du projet TUKTU et a permis à une cinquantaine d'élèves des écoles primaires et secondaires d'évaluer la place que prenait la ressource caribou dans leur quotidien. Grace aux scores que les élèves donnent aux critères (Food, Skin, Bone and Well Being), trois grandes familles ou typologie d'élèves ont été identifiées : caribou lover, nature as a play ground, computor fanatic,Du côté Sami, les jeunes ont souhaité développer eux-mêmes un questionnaire en ligne pour dialoguer avec leurs Ainés sur les impacts environnementaux du changement climatique. Les rennes sont affectés de plein fouet par les hivers et printemps tardifs et les éleveurs sont amenés à les nourrir artificiellement. Un des enseignant nous a demandé de développer un support RAP pour intégrer les écoles Sami dans son programme CLEO (Circumpolar Local Observation network).Les regards croisés, les interpellations réciproques par l'intermédiaire des visites des chercheurs via des dessins, des textes et des vidéos, la co construction de roues et de dispositifs réflexifs (retour sur soi et sa culture et partage avec l'autre) ont permis des deux côtés de l'océan de développer une conscience et une fierté sur leur culture et une prise de conscience des enjeux sur l'avenir. Les enseignants ont noté une grande maturité dans ces deux classes et des propositions de gestion des restes alimentaires et de déchets papiers. Les jeunes ont non seulement une excellente connaissance des enjeux mais ils sont force de proposition et en capacité de nourrir des projets de recherche conçus et gérés par eux-mêmes.

Seabirds are particularly vulnerable to the direct and indirect effects of climate change, however little is known about those impacts outside of the breeding season. This lack of knowledge is problematic because the conditions encountered during migration and wintering strongly shape seabird population dynamics. It is therefore essential to understand the effects of climate on their winter distribution and migration routes. Linking the distribution of organisms to environmental factors is therefore a primary task benefiting from the concept of energyscapes (defined as the variation of an organism's energy requirements across space according to environmental conditions) which has recently provided a mechanistic explanation for the distribution of many animals. In this context, we have predicted the current and future winter habitats of five species representing 75% of the seabird community in the North Atlantic (Alle alle, Fratercula arctica, Uria aalge, Uria lomvia and Rissa tridactyla). To this aim, we monitored the movements of more than 1500 individuals to identify the birds' preferred habitats through resource selection functions based on the modeling of their energy expenditure and prey availability. Electronic tracking data were also overlaid with cyclone locations to map areas of high exposure for the seabird community across the North Atlantic. In addition, we explored the energetic consequences of seabird exposure to storms using a mechanistic bioenergetic model (Niche MapperTM). Finally, we examined the impact of total summer sea ice melt from 2050 on Arctic bird migration. Our analyses predict a northward shift in the preferred wintering areas of the North Atlantic seabird community, especially if global warming exceeds 2°C. Our results suggest that cyclonic conditions do not increase the energy requirements of seabirds, implying that they die from the unavailability of prey and/or inability to feed during cyclones. Finally, the melting sea ice at the North Pole may soon allow 29 species of Arctic birds to make new trans-Arctic migrations between the Atlantic and the Pacific. We also estimate that an additional 26 currently migratory species could remain in the Arctic year-round. This work illustrates how climate change could radically alter the biogeography of migratory species and we provide a methodological toolbox to assess and predict these changes by combining movement ecology and energetic physiology.; Les oiseaux marins sont particulièrement vulnérables aux effets directs et indirects du changement climatique, cependant on sait peu de choses sur ces impacts en dehors de la période de reproduction. Ce manque de connaissances est problématique car les conditions rencontrées pendant la migration et l'hivernage déterminent fortement les dynamiques populationnelles des oiseaux marins. Il est donc essentiel de comprendre les effets du climat sur leurs distributions hivernales et leurs itinéraires de migration. Lier distribution des organismes et facteurs environnementaux est une tâche primordiale bénéficiant du concept de paysages énergétiques (définit comme la variation des besoins énergétiques d’un organisme dans l’espace en fonction de l’environnement) qui a récemment permis de fournir une explication mécaniste à la distribution de nombreux animaux. Dans ce contexte, nous avons déterminé les habitats hivernaux actuels et futurs de cinq espèces représentant 75% de la communauté d’oiseaux marins en Atlantique Nord (Alle alle, Fratercula arctica, Uria aalge, Uria lomvia and Rissa tridactyla). Pour cela, nous avons suivi électroniquement les mouvements de plus de 1500 individus afin d’identifier leurs habitats préférentiels par le biais de fonctions de sélection de ressources basées sur la modélisation de leurs dépenses énergétiques et de la disponibilité de leurs proies. Les données de suivi électroniques ont également été recoupées avec les emplacements des cyclones afin de cartographier les zones d’exposition pour la communauté d’oiseaux marins à l'échelle de l’Atlantique Nord. De plus, nous avons exploré les conséquences énergétiques de l'exposition des oiseaux marins aux tempêtes en utilisant un modèle bioénergétique mécaniste (Niche MapperTM). Enfin, nous avons examiné l'impact de la fonte totale de la banquise estivale à partir de 2050 sur la migration des oiseaux de l'Arctique. Nos analyses prévoient un déplacement vers le nord des zones préférentielles d'hivernage des oiseaux marins en Atlantique Nord, surtout si le réchauffement climatique mondial dépasse 2°C. Nos résultats suggèrent que les conditions cycloniques n'augmentent pas les besoins énergétiques des oiseaux marins, ce qui implique que l'indisponibilité des proies et/ou l’incapacité à se nourrir pendant les cyclones causeraient leur mort. Enfin, la fonte de la banquise au pôle nord pourrait permettre à 29 espèces d'oiseaux arctiques de bientôt effectuer de nouvelles migrations transarctiques entre l’Atlantique et le Pacifique. Nous estimons également que 26 autres espèces actuellement migratrices pourraient rester en Arctique toute l'année. Ce travail illustre comment les changements climatiques pourraient modifier radicalement la biogéographie des espèces migratrices et fournit une boîte à outils méthodologique permettant d’évaluer et de prévoir ces modifications en mariant écologie du mouvement et physiologie énergétique.

Seabirds are particularly vulnerable to the direct and indirect effects of climate change, however little is known about those impacts outside of the breeding season. This lack of knowledge is problematic because the conditions encountered during migration and wintering strongly shape seabird population dynamics. It is therefore essential to understand the effects of climate on their winter distribution and migration routes. Linking the distribution of organisms to environmental factors is therefore a primary task benefiting from the concept of energyscapes (defined as the variation of an organism's energy requirements across space according to environmental conditions) which has recently provided a mechanistic explanation for the distribution of many animals. In this context, we have predicted the current and future winter habitats of five species representing 75% of the seabird community in the North Atlantic (Alle alle, Fratercula arctica, Uria aalge, Uria lomvia and Rissa tridactyla). To this aim, we monitored the movements of more than 1500 individuals to identify the birds' preferred habitats through resource selection functions based on the modeling of their energy expenditure and prey availability. Electronic tracking data were also overlaid with cyclone locations to map areas of high exposure for the seabird community across the North Atlantic. In addition, we explored the energetic consequences of seabird exposure to storms using a mechanistic bioenergetic model (Niche MapperTM). Finally, we examined the impact of total summer sea ice melt from 2050 on Arctic bird migration. Our analyses predict a northward shift in the preferred wintering areas of the North Atlantic seabird community, especially if global warming exceeds 2°C. Our results suggest that cyclonic conditions do not increase the energy requirements of seabirds, implying that they die from the unavailability of prey and/or inability to feed during cyclones. Finally, the melting sea ice at the North Pole may soon allow 29 species of Arctic birds to make new trans-Arctic migrations between the Atlantic and the Pacific. We also estimate that an additional 26 currently migratory species could remain in the Arctic year-round. This work illustrates how climate change could radically alter the biogeography of migratory species and we provide a methodological toolbox to assess and predict these changes by combining movement ecology and energetic physiology.; Les oiseaux marins sont particulièrement vulnérables aux effets directs et indirects du changement climatique, cependant on sait peu de choses sur ces impacts en dehors de la période de reproduction. Ce manque de connaissances est problématique car les conditions rencontrées pendant la migration et l'hivernage déterminent fortement les dynamiques populationnelles des oiseaux marins. Il est donc essentiel de comprendre les effets du climat sur leurs distributions hivernales et leurs itinéraires de migration. Lier distribution des organismes et facteurs environnementaux est une tâche primordiale bénéficiant du concept de paysages énergétiques (définit comme la variation des besoins énergétiques d’un organisme dans l’espace en fonction de l’environnement) qui a récemment permis de fournir une explication mécaniste à la distribution de nombreux animaux. Dans ce contexte, nous avons déterminé les habitats hivernaux actuels et futurs de cinq espèces représentant 75% de la communauté d’oiseaux marins en Atlantique Nord (Alle alle, Fratercula arctica, Uria aalge, Uria lomvia and Rissa tridactyla). Pour cela, nous avons suivi électroniquement les mouvements de plus de 1500 individus afin d’identifier leurs habitats préférentiels par le biais de fonctions de sélection de ressources basées sur la modélisation de leurs dépenses énergétiques et de la disponibilité de leurs proies. Les données de suivi électroniques ont également été recoupées avec les emplacements des cyclones afin de cartographier les zones d’exposition pour la communauté d’oiseaux marins à l'échelle de l’Atlantique Nord. De plus, nous avons exploré les conséquences énergétiques de l'exposition des oiseaux marins aux tempêtes en utilisant un modèle bioénergétique mécaniste (Niche MapperTM). Enfin, nous avons examiné l'impact de la fonte totale de la banquise estivale à partir de 2050 sur la migration des oiseaux de l'Arctique. Nos analyses prévoient un déplacement vers le nord des zones préférentielles d'hivernage des oiseaux marins en Atlantique Nord, surtout si le réchauffement climatique mondial dépasse 2°C. Nos résultats suggèrent que les conditions cycloniques n'augmentent pas les besoins énergétiques des oiseaux marins, ce qui implique que l'indisponibilité des proies et/ou l’incapacité à se nourrir pendant les cyclones causeraient leur mort. Enfin, la fonte de la banquise au pôle nord pourrait permettre à 29 espèces d'oiseaux arctiques de bientôt effectuer de nouvelles migrations transarctiques entre l’Atlantique et le Pacifique. Nous estimons également que 26 autres espèces actuellement migratrices pourraient rester en Arctique toute l'année. Ce travail illustre comment les changements climatiques pourraient modifier radicalement la biogéographie des espèces migratrices et fournit une boîte à outils méthodologique permettant d’évaluer et de prévoir ces modifications en mariant écologie du mouvement et physiologie énergétique.

Global changes, whether climatic or anthropogenic, have various consequences in human and animal health, as well as for worldwide ecosystems. One of the most important is the modification of geographical ranges of species and those of their associated pathogens. It is in this context that in recent years we have witnessed a resurgence in the emergence and re-emergence of infectious diseases around the world. While research efforts in this field are mainly focused on viral diseases, freshwater snail-borne diseases, that affect more than 1 billion peoples around the world, are also subject to these outbreaks, which have become frequent. However, the study of the dynamics of parasites associated with these diseases focuses primarily on the diagnosis and treatment of the definitive hosts, particularly humans. Such an approach does not prevent the transmission of these parasites to humans and even less prevent an emergence event, and the existing tools used to monitor these parasites in the environment are difficult to apply at large scale. This thesis work, therefore aims to provide a more environmental vision of the dynamics of these diseases. With the example of the emergence of urogenital bilharziasis in Corsica, we analysed this emergence by integrating the study of the life history traits of the tropical parasite in question, particularly its thermo tolerance, as well as the role of mollusc intermediate hosts and wild and domestic definitive hosts in the local maintenance of the parasite lifecycle. In a second step, we have developed environmental DNA diagnostic tools for the detection of molluscs hosts in the environment in order to identify areas at risk of emergence, as well as tools for intramolluscal detection of schistosomes to identify active sites of transmission, and thus allow the environmental monitoring of the actors of these diseases. To complete these approaches, we have developed a more generalised environmental metabarcoding tool to characterise freshwater mollusc communities and initiated the development of a similar tool for the characterisation of trematode communities, in order to study the interactions between these organisms. Lastly, we discuss the integration of all these elements into new control strategies against snail-borne diseases.; Les changements globaux, qu’ils soient d’origine climatique ou anthropique ont diverses conséquences en santé humaine et animale, mais aussi sur les écosystèmes mondiaux. L’une des plus importantes est la modification des aires de répartitions géographiques des espèces et de celle des pathogènes qui leurs sont associés. C’est dans ce contexte que nous assistons ces dernières années à une recrudescence des cas d’émergences et de réémergences de maladies infectieuses dans le monde. Alors que les efforts de recherche menés dans ce domaine se focalisent principalement sur les maladies virales, les maladies transmises par les mollusques d’eau douce, qui affectent plus d’un milliard d’individus dans le monde, sont également sujettes à ces évènements d’émergences devenus fréquents. Cependant, l’étude de la dynamique des parasites associés à ces maladies se focalisent essentiellement sur le diagnostic et le traitement des hôtes définitifs, en particulier l’Homme. Toutefois, une telle approche ne permet pas de prévenir de la transmission de ces parasites à l’Homme et encore moins de prévenir d’un évènement d’émergence, et les outils actuels utilisés pour le suivi de ces parasites dans l’environnement sont difficilement applicables à large échelle. Ce travail de thèse se propose donc d’apporter une vision plus environnementale de la dynamique de ces maladies. Avec l’exemple de l’émergence de bilharziose urogénitale en Corse, nous avons analysé cette émergence en intégrant l’étude des traits d’histoire de vie du parasite tropical en cause, notamment sa thermo tolérance, ainsi que le rôle des hôtes intermédiaires mollusques et des hôtes définitifs sauvages et domestiques dans le maintien local du cycle parasitaire. Dans un second temps nous avons développé des outils de diagnostic par ADN environnemental pour la détection de mollusques hôtes dans l’environnement afin d’identifier les zones à risque d’émergence, ainsi que des outils de détection intramolluscal de schistosomes pour identifier les sites de transmission actif, et donc permettre un suivi environnemental des acteurs de ces maladies. Pour compléter ces approches, nous avons développé un outil plus généraliste de metabarcoding environnemental pour caractériser les communautés de mollusques d’eau douce, et initié le développement d’un outil similaire pour la caractérisation des communautés de trématodes, ceci afin d’étudier les interactions entre ces organismes. Enfin nous discutons de l’intégrations de tous ces éléments dans de nouvelles stratégies de contrôle à l’encontre de maladies transmises par les mollusques d’eau douce.

Global changes, whether climatic or anthropogenic, have various consequences in human and animal health, as well as for worldwide ecosystems. One of the most important is the modification of geographical ranges of species and those of their associated pathogens. It is in this context that in recent years we have witnessed a resurgence in the emergence and re-emergence of infectious diseases around the world. While research efforts in this field are mainly focused on viral diseases, freshwater snail-borne diseases, that affect more than 1 billion peoples around the world, are also subject to these outbreaks, which have become frequent. However, the study of the dynamics of parasites associated with these diseases focuses primarily on the diagnosis and treatment of the definitive hosts, particularly humans. Such an approach does not prevent the transmission of these parasites to humans and even less prevent an emergence event, and the existing tools used to monitor these parasites in the environment are difficult to apply at large scale. This thesis work, therefore aims to provide a more environmental vision of the dynamics of these diseases. With the example of the emergence of urogenital bilharziasis in Corsica, we analysed this emergence by integrating the study of the life history traits of the tropical parasite in question, particularly its thermo tolerance, as well as the role of mollusc intermediate hosts and wild and domestic definitive hosts in the local maintenance of the parasite lifecycle. In a second step, we have developed environmental DNA diagnostic tools for the detection of molluscs hosts in the environment in order to identify areas at risk of emergence, as well as tools for intramolluscal detection of schistosomes to identify active sites of transmission, and thus allow the environmental monitoring of the actors of these diseases. To complete these approaches, we have developed a more generalised environmental metabarcoding tool to characterise freshwater mollusc communities and initiated the development of a similar tool for the characterisation of trematode communities, in order to study the interactions between these organisms. Lastly, we discuss the integration of all these elements into new control strategies against snail-borne diseases.; Les changements globaux, qu’ils soient d’origine climatique ou anthropique ont diverses conséquences en santé humaine et animale, mais aussi sur les écosystèmes mondiaux. L’une des plus importantes est la modification des aires de répartitions géographiques des espèces et de celle des pathogènes qui leurs sont associés. C’est dans ce contexte que nous assistons ces dernières années à une recrudescence des cas d’émergences et de réémergences de maladies infectieuses dans le monde. Alors que les efforts de recherche menés dans ce domaine se focalisent principalement sur les maladies virales, les maladies transmises par les mollusques d’eau douce, qui affectent plus d’un milliard d’individus dans le monde, sont également sujettes à ces évènements d’émergences devenus fréquents. Cependant, l’étude de la dynamique des parasites associés à ces maladies se focalisent essentiellement sur le diagnostic et le traitement des hôtes définitifs, en particulier l’Homme. Toutefois, une telle approche ne permet pas de prévenir de la transmission de ces parasites à l’Homme et encore moins de prévenir d’un évènement d’émergence, et les outils actuels utilisés pour le suivi de ces parasites dans l’environnement sont difficilement applicables à large échelle. Ce travail de thèse se propose donc d’apporter une vision plus environnementale de la dynamique de ces maladies. Avec l’exemple de l’émergence de bilharziose urogénitale en Corse, nous avons analysé cette émergence en intégrant l’étude des traits d’histoire de vie du parasite tropical en cause, notamment sa thermo tolérance, ainsi que le rôle des hôtes intermédiaires mollusques et des hôtes définitifs sauvages et domestiques dans le maintien local du cycle parasitaire. Dans un second temps nous avons développé des outils de diagnostic par ADN environnemental pour la détection de mollusques hôtes dans l’environnement afin d’identifier les zones à risque d’émergence, ainsi que des outils de détection intramolluscal de schistosomes pour identifier les sites de transmission actif, et donc permettre un suivi environnemental des acteurs de ces maladies. Pour compléter ces approches, nous avons développé un outil plus généraliste de metabarcoding environnemental pour caractériser les communautés de mollusques d’eau douce, et initié le développement d’un outil similaire pour la caractérisation des communautés de trématodes, ceci afin d’étudier les interactions entre ces organismes. Enfin nous discutons de l’intégrations de tous ces éléments dans de nouvelles stratégies de contrôle à l’encontre de maladies transmises par les mollusques d’eau douce.

La productivité, définie comme l’accroissement annuel en volume ou en biomasse d’un peuplement forestier, est le meilleur indicateur de sa vitalité, dont dépendent directement nombre de processus, biens et services. L’analyse de la productivité, omniprésente en sciences forestières, passe par son estimation, ce qui pose des questions méthodologiques importantes.Une question centrale de mes travaux de recherche a porté sur l’amélioration des estimations de productivité à différentes échelles spatiales et temporelles, et l’approfondissement de la compréhension des effets du climat et de la gestion sur la productivité des forêts. La croissance radiale des arbres est un des éléments les mieux étudiés et décrits dans la littérature, mais qui n’est qu’assez indirectement lié à la productivité lorsque celle-ci est exprimée en termes de biomasse ou de quantités de carbone fixés par unités de temps et de surface. Mes travaux ont montré que la raison de la perte de proportionnalité entre croissance radiale et productivité se structure en plusieurs termes : le manque de proportionnalité entre la croissance secondaire et la croissance primaire, le découplage existant entre croissance individuelle et production totale dans des communautés végétales fermées, le découplage entre la croissance radiale et la variation de la densité du bois, enfin l’échantillonnage, qui renvoie directement aux questions typiques des programmes d’inventaire forestier nationaux et qui tient donc à un axe de recherche spécifique. Tous ces mécanismes convergent vers une surestimation des fluctuations de la productivité.Sur cette base de connaissances, les travaux proposés dans mon projet s’organisent autour de deux axes : un axe portant sur l’amélioration de la quantification de la productivité, incluant une intégration des progrès dans les méthodes d’inventaire forestier national, et un axe portant sur l’analyse à très grande échelle de la productivité et de sa relation au climat, à la gestion.L’axe d’amélioration des estimations se justifie par le fait que pratiquement toutes les estimations de volume et de biomasse font appel à des modèles de biomasse ou de volume. Mais les erreurs de prédiction des modèles ont une amplitude représentant environ 10 à 40% de l’estimation elle-même. Toute amélioration des modèles offrirait donc un gain appréciable sur les prédictions. La multiplicité des sources de variation de l’allométrie impose l’utilisation de formes de modèles assez souples pour les absorber, et dont le développement est déjà en cours. L’estimation de la productivité nécessite d’utiliser en différentiel des modèles ajustés sur des données statiques. La dynamique de l’allocation aux compartiments aériens boisés n’est pas assez documentée pour être prise en compte, mais pourrait s’avérer importante quantitativement et apporter des connaissances sur le comportement et la réaction des essences aux stress.Concernant le deuxième axe, les objectifs sont de quantifier la réponse de la productivité des forêts aux évènements météorologiques à l’échelle de la ressource, en approfondissant la prise en compte de l’autocorrélation temporelle dans les estimations de productivité, et en abordant la problématique de la résistance aux évènements extrêmes. Les interactions avec la gestion seront analysées en se basant sur les progrès méthodologiques et se concentrant sur les changements de l’allométrie des couronnes et de leur intrication spatiale.De nombreuses études récentes montrent une augmentation globale de la productivité des forêts. Déterminer la part du forçage climatique et des effets de la gestion sont des objectifs déterminants des défis futurs que sont la transition climatique, et au plan de la gestion, l’antagonisme entre écologie politique, conservation de la nature et bioéconomie.

Mountains are reservoirs of biodiversity whose strong altitudinal gradients over short distances are associated with strong spatial heterogeneity of local environmental conditions. While biodiversity has so far been rather well preserved in mountains due to poor accessibility, predictions of ongoing climate change suggest even more rapid and marked effects in mountains than in plains. My main objective is to understand how global change are impacting the population dynamics of mountain galliformes. My work has shown (1) a strong heterogeneity of demographic strategies between populations of rock ptarmigan (Lagopus muta) (2) that black grouse populations (Tetrao tetrix) show spatially very heterogeneous trends, influenced by local conditions (3) that for such species that are difficult to count and show strong spatial and interannual variability it is necessary to rely on long-term monitoring to reach a satifactory statistical power to detect a decline., Les montagnes sont des réservoirs de biodiversité dont les forts gradients altitudinaux sur de faibles distances sont associés à une forte hétérogénéité spatiale des conditions environnementales locales. Si la biodiversité y a été jusqu’ici plutôt bien préservée du fait de la faible accessibilité, les prédictions concernant les changements climatiques en cours suggèrent des effets encore plus rapides et marqués en montagne qu’en plaine. Mon objectif général est de comprendre comment les changements globaux impactent la dynamique des populations de galliformes de montagne. Mes travaux ont montré (1) une forte hétérogénéité des stratégies démographiques entre populations de Lagopède alpin (Lagopus muta) (2) que les populations de tétras lyre (Tetrao tetrix) présentent des tendances spatialement très hétérogènes, influencées par les conditions locales (3) que pour ces espèces difficiles à compter et qui présentent de fortes variabilité spatiales et interannuelles il est nécessaire de miser sur des suivis à long terme pour atteindre une puissance statistique permettant de conclure à un déclin.

Natal dispersal is a process by which individuals move from their natal to reproductive ranges which is fundamental for population dynamics and persistence. Through for example the limitation of inbreeding or the capacity it provides to reach and colonize new habitats containing resources or mates, it can be highly beneficial to dispersing individuals. However, dispersal can also be costly for the individuals, through increased mortality or attrition, energy expenditure, or lost habitat opportunities and time. Its expression at the population level thus depends on the balance between costs and benefits, and theory states that dispersal may become counter-selected if costs outweigh benefits. In the current context of global change, we may expect (1) dispersal costs to increase with the degradation of environments and (2) increased dispersal costs to decrease dispersal success and geographical reach through evolutionary mechanisms. Moreover, because dispersal costs may vary with actual dispersal movement, we may wonder what are the discrete alternative tactics roe deer may use in contrasting environments (3). In this PhD, I aimed to address these three perspectives using two roe deer datasets from two geographically distinct populations (GPS data in Haute-Garonne and Capture-Mark-Recapture data in Deux-Sèvres, France), as well as a modelling approach. First, I show that, despite having a good body condition, dispersers incur costs in terms of mortality, reproduction and growth, and that climate change may increase mortality costs. Concomitant to these variations in costs, I also found that realised dispersal has diminished over the past 30 years by more than 30% in both sexes. Second, I identified at least six alternative dispersal tactics in roe deer, characterised by different movement timing, amplitude and duration, which may imply different outcomes in terms of costs and population dynamics. Lastly, my analyses suggest that dispersal might evolve towards tortuous and short distance movements when mortality costs increase, limiting the geographical reach of dispersal. Overall, these results highlight the concerning effects global changes may have on dispersal costs and dispersal evolution. Because dispersal is a species and context dependent process, more studies addressing the impacts of global changes on dispersal costs, ideally incorporating alternative dispersal tactics, will provide valuable information to better predict how species may cope with environmental changes., La dispersion natale est un processus durant lequel les individus se déplacent de leur domaine natal vers leur domaine de reproduction. Ce processus fondamental pour la dynamique et la persistance des populations passe par l'évitement de la consanguinité ou la capacité des individus à atteindre et coloniser de nouveaux habitats contenant des ressources ou des partenaires sexuels. La dispersion peut donc comporter de nombreux bénéfices pour les individus disperseurs. Cependant, elle peut également être coûteuse pour les individus, en raison d'une augmentation de la mortalité ou des blessures, une dépense énergétique élevée, ou enfin la perte d'un habitat natal favorable ou de temps à allouer à une autre activité. L'expression du phénotype de dispersion au niveau populationnel dépend donc de la balance entre coûts et bénéfices, et la théorie prévoit que les disperseurs devraient être contre-sélectionnés si les coûts deviennent supérieurs aux bénéfices engendrés par la dispersion. Dans le contexte actuel de changements globaux, on peut s'attendre à ce que (1) les coûts de la dispersion augmentent avec la dégradation de l'environnement et (2) à ce que cette augmentation des coûts de la dispersion diminue le succès et la portée géographique de ce processus, au travers de mécanismes évolutifs. De plus, les coûts de la dispersion devraient varier avec le type de déplacement effectué par l'individu disperseur, et par conséquent, on peut se demander (3) quelles tactiques alternatives de dispersion un individu pourrait adopter dans un environnement contrasté. Au cours de ce doctorat, mon objectif était de travailler sur ces trois hypothèses en utilisant deux jeux de données portant sur deux populations de chevreuils distinctes (données GPS en Haute-Garonne et données de Capture-Marquage-Recapture dans les Deux-Sèvres, France), ainsi qu'une approche par modélisation. Tout d'abord, j'ai montré que, malgré leur bonne condition physique, les disperseurs subissent des coûts de mortalité, reproduction et croissance. J'ai également montré que le changement climatique pourrait augmenter les coûts de mortalité chez ces individus. Parallèlement à ces variations de coûts, j'ai aussi mis en évidence que la dispersion avait diminué au cours des 30 dernières années de plus de 30% chez les deux sexes. Ensuite, j'ai identifié l'existence d'au moins six tactiques alternatives de dispersion chez le chevreuil, caractérisées par des phénologies, durées et amplitudes différentes, ce qui pourrait induire différentes répercussions en termes de coûts et de dynamique de population. Enfin, mes analyses de modélisation suggèrent que la dispersion pourrait évoluer de sorte à observer davantage de mouvements tortueux ou de courte distance quand les coûts de mortalité augmentent, ce qui limiterait la portée géographique de la dispersion. De façon générale, ces résultats soulignent les effets préoccupants que les changements globaux pourraient avoir sur les coûts et sur l'évolution de la dispersion. Ce processus étant à la fois espèce et condition dépendant, davantage d'études portant sur les impacts des changements globaux sur les coûts de la dispersion, idéalement prenant en considération les tactiques alternatives de dispersion, nous permettront de mieux prédire comment les espèces pourraient faire face aux changements globaux.

Aquatic ecosystems are increasingly exposed to multiple stressors. Among them, temperature increase and contamination by trace metal elements are major stressors for freshwater fish populations. In addition, parasites and their associated immune challenges can cause a wide range of responses in fish populations, but they are still rarely considered as biotic stressors. These three stressors trigger similar physiological pathways (i.e. immunity, oxidative stress and metabolism). Hence, they are likely to interact strongly but their combined effects (i.e. antagonism and synergism) are still poorly documented, thereby hindering our ability to predict the responses of wild populations to multiple stressors under global changes. In addition, responses to stressors could vary according to the level of organisation considered (i.e molecules, cells, individuals, populations). In particular, different populations could have different sensitivity to stressors depending on their past exposure in the wild. Thus it is essential to incorporate these levels of variability to better understand and predict the effects of multiple stressors in wild fish populations. This PhD project aimed at assessing the effects of a multiple abiotic (i.e. temperature, trace metal contamination) and biotic (i.e. immune challenge) stressors across biological levels of organisation, using the gudgeon fish (Gobio occitaniae) as a model species. First, I used a cross-sectional field study in 16 wild populations to compare fish health along stress gradients. Then, I used experimental approaches under controlled conditions to disentangle the role of each single and multiple stressors across levels of organisation in different fish populations. Finally, I used reciprocal translocation experiments between polluted vs. unpolluted rivers to test for local adaptation in response to multiple stressors. Taken together, results show that single stressors affect mostly the molecular and cellular levels, in accordance with a compensatory strategy. Indeed, costly physiological defences (immunity, anti-oxidant responses) were set up and behavioural adjustments (i.e. changes in activity and foraging) enable fish to increase energy acquisition and respond adequately to single stressors, with limited deleterious effects on survival and growth. On the contrary, multiple stressors affected mostly the individual level, in accordance with a conservation metabolic strategy. Indeed, multiple stressors lead to complex antagonistic effects between stressors (i.e. antagonistic inhibition of behavioural responses), potentially due to the high energy demand incurred, resulting in deleterious effects on survival or growth. This suggests that physiological and behavioural responses might be exceeded under multiple stressors with deleterious consequences on fitness, thereby raising concerns about the effects of multiple global changes on wild populations. [...]; Dans le milieu naturel, les poissons sont exposés à une multitude de facteurs de stress biotiques et abiotiques, mais leurs interactions sont encore mal connues. La hausse des températures et la contamination par les éléments trace métalliques (ETMs) sont des sources importantes de stress pour les poissons. Les parasites ont également des effets sur la physiologie de leur hôte, mais sont rarement considérés en tant que facteurs de stress. Ces trois facteurs de stress agissent via des voies physiologiques communes (immunité, stress oxydant, métabolisme) et sont donc susceptibles d'interagir de manière complexe (e.g. antagonisme, synergisme). De plus, il existe souvent une grande variabilité des réponses entre échelles biologiques, des molécules aux populations. Notamment, l'historique d'exposition des populations de poisson dans leur milieu naturel pourrait conditionner leur capacité de réponse au stress. La prise en compte de ces deux niveaux de variabilité (i.e. interactions entre stress et entre échelles d'organisation) représente donc un verrou scientifique majeur pour mieux comprendre les effets des stress multiples sur les populations de poissons d'eau douce. Cette thèse vise donc à évaluer les effets combinés de facteurs de stress abiotique (i.e. température, ETMs) et biotique (i.e. challenge immunitaire provoqué par le parasitisme) sur les réponses des poissons d'eau douce via une approche multi-échelles. Afin de remplir ces objectifs, le Goujon (Gobio occitaniae) a été utilisé comme espèce modèle dans le cadre de trois approches méthodologiques : (i) une approche transversale de terrain visant à comparer l'état de santé de population de poissons le long des gradients de stress ; puis, (ii) des expérimentations en conditions contrôlées afin de distinguer les effets des différents facteurs de stress simples dans différentes populations sauvages ; enfin (iii) une expérience de translocation réciproque (i.e. encagement sur le terrain) entre sites contaminés et peu contaminés afin de tester l'adaptation locale des populations. Les résultats montrent que les stress simples ont des effets importants aux échelles biologiques fines et induisent la mise en place de stratégies métaboliques de compensation : les poissons investissent dans les défenses immunitaires et antioxydantes, avec une réduction des réserves énergétiques. De plus, les ajustements comportementaux (i.e. activité de nage, recherche de nourriture) sont particulièrement importants sous stress simples, et permettent d'ajuster l'acquisition d'énergie ce qui limite les effets sur la survie et la croissance. Au contraire, les stress multiples ont peu d'effets aux échelles moléculaires et cellulaires, mais provoquent des réponses complexes à l'échelle individuelle, ce qui se traduit par des effets antagonistes sur le comportement et des effets négatifs sur la survie et la croissance. Ces résultats suggèrent que sous stress multiples, les capacités de réponse des poissons pourraient être dépassées, menant ainsi à une stratégie de conservation, avec des effets délétères sur la fitness. Cependant, les réponses observées étaient fortement variables selon la population considérée. [...]

Aquatic ecosystems are increasingly exposed to multiple stressors. Among them, temperature increase and contamination by trace metal elements are major stressors for freshwater fish populations. In addition, parasites and their associated immune challenges can cause a wide range of responses in fish populations, but they are still rarely considered as biotic stressors. These three stressors trigger similar physiological pathways (i.e. immunity, oxidative stress and metabolism). Hence, they are likely to interact strongly but their combined effects (i.e. antagonism and synergism) are still poorly documented, thereby hindering our ability to predict the responses of wild populations to multiple stressors under global changes. In addition, responses to stressors could vary according to the level of organisation considered (i.e molecules, cells, individuals, populations). In particular, different populations could have different sensitivity to stressors depending on their past exposure in the wild. Thus it is essential to incorporate these levels of variability to better understand and predict the effects of multiple stressors in wild fish populations. This PhD project aimed at assessing the effects of a multiple abiotic (i.e. temperature, trace metal contamination) and biotic (i.e. immune challenge) stressors across biological levels of organisation, using the gudgeon fish (Gobio occitaniae) as a model species. First, I used a cross-sectional field study in 16 wild populations to compare fish health along stress gradients. Then, I used experimental approaches under controlled conditions to disentangle the role of each single and multiple stressors across levels of organisation in different fish populations. Finally, I used reciprocal translocation experiments between polluted vs. unpolluted rivers to test for local adaptation in response to multiple stressors. Taken together, results show that single stressors affect mostly the molecular and cellular levels, in accordance with a compensatory strategy. Indeed, costly physiological defences (immunity, anti-oxidant responses) were set up and behavioural adjustments (i.e. changes in activity and foraging) enable fish to increase energy acquisition and respond adequately to single stressors, with limited deleterious effects on survival and growth. On the contrary, multiple stressors affected mostly the individual level, in accordance with a conservation metabolic strategy. Indeed, multiple stressors lead to complex antagonistic effects between stressors (i.e. antagonistic inhibition of behavioural responses), potentially due to the high energy demand incurred, resulting in deleterious effects on survival or growth. This suggests that physiological and behavioural responses might be exceeded under multiple stressors with deleterious consequences on fitness, thereby raising concerns about the effects of multiple global changes on wild populations. [...]; Dans le milieu naturel, les poissons sont exposés à une multitude de facteurs de stress biotiques et abiotiques, mais leurs interactions sont encore mal connues. La hausse des températures et la contamination par les éléments trace métalliques (ETMs) sont des sources importantes de stress pour les poissons. Les parasites ont également des effets sur la physiologie de leur hôte, mais sont rarement considérés en tant que facteurs de stress. Ces trois facteurs de stress agissent via des voies physiologiques communes (immunité, stress oxydant, métabolisme) et sont donc susceptibles d'interagir de manière complexe (e.g. antagonisme, synergisme). De plus, il existe souvent une grande variabilité des réponses entre échelles biologiques, des molécules aux populations. Notamment, l'historique d'exposition des populations de poisson dans leur milieu naturel pourrait conditionner leur capacité de réponse au stress. La prise en compte de ces deux niveaux de variabilité (i.e. interactions entre stress et entre échelles d'organisation) représente donc un verrou scientifique majeur pour mieux comprendre les effets des stress multiples sur les populations de poissons d'eau douce. Cette thèse vise donc à évaluer les effets combinés de facteurs de stress abiotique (i.e. température, ETMs) et biotique (i.e. challenge immunitaire provoqué par le parasitisme) sur les réponses des poissons d'eau douce via une approche multi-échelles. Afin de remplir ces objectifs, le Goujon (Gobio occitaniae) a été utilisé comme espèce modèle dans le cadre de trois approches méthodologiques : (i) une approche transversale de terrain visant à comparer l'état de santé de population de poissons le long des gradients de stress ; puis, (ii) des expérimentations en conditions contrôlées afin de distinguer les effets des différents facteurs de stress simples dans différentes populations sauvages ; enfin (iii) une expérience de translocation réciproque (i.e. encagement sur le terrain) entre sites contaminés et peu contaminés afin de tester l'adaptation locale des populations. Les résultats montrent que les stress simples ont des effets importants aux échelles biologiques fines et induisent la mise en place de stratégies métaboliques de compensation : les poissons investissent dans les défenses immunitaires et antioxydantes, avec une réduction des réserves énergétiques. De plus, les ajustements comportementaux (i.e. activité de nage, recherche de nourriture) sont particulièrement importants sous stress simples, et permettent d'ajuster l'acquisition d'énergie ce qui limite les effets sur la survie et la croissance. Au contraire, les stress multiples ont peu d'effets aux échelles moléculaires et cellulaires, mais provoquent des réponses complexes à l'échelle individuelle, ce qui se traduit par des effets antagonistes sur le comportement et des effets négatifs sur la survie et la croissance. Ces résultats suggèrent que sous stress multiples, les capacités de réponse des poissons pourraient être dépassées, menant ainsi à une stratégie de conservation, avec des effets délétères sur la fitness. Cependant, les réponses observées étaient fortement variables selon la population considérée. [...]

International audience; A l’échelle mondiale, la superficie des plantations forestières demeure faible mais elle progresse indéniablement : elle serait passée de 168 millions d’hectares en 1990 à 278 millions d’hectares en 2015 (Keenan et al., 2015). Selon les pays, la tendance est bien sûr variable et certains se démarquent. Dans la zone intertropicale, c’est particulièrement le cas du Viêt Nam, où les plantations forestières ont connu un réel essor depuis les années 1990. A travers l’exemple de ce pays, l’objectif de cette proposition est de questionner l’implication de l’introduction de ces plantations forestières dans les paysages des pays tropicaux, en termes de développement durable, en prenant en compte le changement climatique et plus généralement les changements globaux en cours. Notre propos se fondera sur les résultats acquis dans le cadre de recherches doctorales, au cours desquelles des sources diverses ont été mobilisées, en se centrant sur la province de Thua Thiên Huê qui, située au Centre-Viêt Nam, est représentative de l’évolution que connaissent les plantations forestières à l’échelle nationale. Dans les pays tropicaux, les sources cartographiques font souvent défaut et le Viêt Nam ne fait pas exception. Des cartes d’occupation des sols ont donc été dressées à partir d’images satellitales, associées à des relevés de terrain qui ont été réalisés dans vingt villages situés dans les trois unités paysagères de la province étudiée – plaine, collines et montagnes. Ces relevés ont été complétés par des entretiens semi-directifs conduits auprès d’habitants de ces mêmes villages. Parallèlement ont été analysés des textes législatifs, se rapportant aux plantations forestières ainsi qu’au développement rural, et des rapports, émanant notamment des autorités forestières : ils ont permis d’acquérir, entre autres, des données statistiques, à manier toutefois avec précaution au regard de leur fiabilité contestable. Et pour cause, les plantations apparaissent au centre d’enjeux forts, notamment en lien avec le développement rural, et de controverses, liées à des représentations qui ont été questionnées par l’intermédiaire d’un questionnaire en ligne, défini dans le cadre d’un programme de recherche plus récent (projet Reforesté, financé par la MSH Val de Loire) : les résultats acquis sont aussi mobilisés dans le cadre de cette proposition.Aujourd’hui, le développement durable ne peut s’envisager sans prendre en compte le changement climatique déjà en cours, plus largement les changements globaux qui affectent particulièrement les pays tropicaux. Le changement climatique engendre une augmentation des phénomènes extrêmes (tempêtes, inondations ou, à l’inverse, sécheresses…) et des événements tragiques qui les accompagnent. Mais ces aléas sont aussi favorisés par la dégradation de l’environnement, imputable à une exploitation non raisonnée des ressources : en l’occurrence, les pays tropicaux sont particulièrement concernés par la déforestation. Dans ce contexte, les plantations forestières sont présentées comme une solution, notamment par leurs défenseurs. Elles apparaissent comme un moyen d’augmenter rapidement la superficie forestière, d’autant plus si elles sont formées d’espèces à croissance rapide : le Viêt Nam en est un exemple emblématique puisqu’il est désormais un des rares pays de la zone intertropicale à voir sa superficie forestière progresser. De ce fait, les plantations forestières offrent la possibilité de stocker rapidement du carbone, de manière provisoire si le bois est utilisé comme combustible mais plus durable s’il l’est pour la construction : elles sont ainsi un moyen d’atténuer le changement climatique. Mais elles offrent aussi, par là même, la possibilité d’adapter les formations végétales aux nouvelles conditions climatiques, ce de manière plus rapide que si cette adaptation se faisait spontanément par la végétation. Par ailleurs, ces plantations offrent des ressources renouvelables aux populations locales : au Viêt Nam, elles sont sources de bois de chauffe mais elles génèrent aussi des revenus pour les propriétaires. Ici, ce sont des acacias, dont le bois est utilisé pour la construction, surtout pour la production de la pâte à papier et, de plus en plus, pour l’ameublement (y compris en mélaminé). Les plantations détournent ainsi les populations locales de l’exploitation des forêts spontanées, du moins partiellement, au regard du cas vietnamien : malgré l’essor des plantations forestières et l’augmentation de la superficie forestière qu’il engendre, les forêts spontanées continueraient de régresser.Promouvoir les plantations forestières suppose de les intégrer dans les paysages, de réfléchir à la manière de construire ces derniers, en prenant en compte les implications et surtout les avis de chacun, qui peuvent être opposés, dans l’objectif de trouver des compromis. En effet, les plantations forestières engendrent des modifications paysagères fortes, d’autant plus lorsque les surfaces concernées sont aussi importantes qu’au Viêt Nam : à Thua Thiên Huê, elles s’étendent à perte de vue, surtout dans la région des collines. Dès lors, des critiques, parfois virulentes, sont aussi formulées à l’encontre des plantations forestières et elles apparaissent ainsi au centre de controverses, voire de conflits. Certains défendent l’idée que les plantations forestières ne peuvent être considérées comme des forêts, s’apparentant plus à des cultures : il serait dès lors erroné d’affirmer qu’elles contribuent à l’augmentation de la superficie forestière. Mais les critiques ne s’arrêtent pas là. Au Viêt Nam, des chercheurs occidentaux les ont dénoncées car ils y voyaient la preuve d’une préoccupation plus financière qu’environnementale de la part des autorités qui les encourageaient. Plus largement, les plantations forestières sont considérées comme dénaturant les paysages et contraires à la biodiversité. Artificielles, elles seraient à l’opposé de ce qu’est la nature : il est vrai qu’avec leurs arbres alignés, identiques – car équiennes et monospécifiques –, elles contrastent avec les forêts spontanées, surtout celles tropicales, marquées par une très forte diversité. Ajouton à cela que, en raison de cette uniformité, elles sont aussi plus vulnérables aux aléas tels que les tempêtes, les incendies, qui sont pourtant amenés à se multiplier avec le changement climatique. Ceci amène à relativiser la prise en compte des plantations forestières comme moyen d’inscrire les formations végétales des pays tropicaux dans la durabilité. Il n’en demeure pas moins que ces plantations peuvent être un moyen de protéger les ressources forestières locales, de préserver l’environnement et de promouvoir, par là même, le développement économique local, à condition toutefois que leur essor soit accompagné par une législation limitant dans le même temps l’exploitation des forêts spontanées et que leur insertion dans les paysages soit encadrée, afin de limiter les conflits liés, de trouver des compromis entre défenseurs et opposants. Formées d’espèces susceptibles d’offrir du bois d’œuvre, elles pourraient participer, par là même, à inscrire l’architecture tropicale dans la durabilité, puisque pouvant dès lors mobiliser des ressources locales et renouvelables.Keenan, R. J. et al. (2015), “Forest ecology and management dynamics of global forest area: results from the FAO global forest resources assessment 2015”, Forest Ecology and Management, vol. 352, p. 9-20.

International audience; Le versant nord des Pyrénées, et en particulier sa partie orientale, a constitué un véritable creuset pour l'histoire environnementale et forestière française. De nombreuses recherches, souvent avant-gardistes, y ont été menées pour caractériser les interactions complexes entre le climat, la végétation et l'humain durant les 11000 dernières années (1, 2, 3, 4, 5). Elles ont largement contribué au renouvellement des connaissances, mais aussi au développement méthodologique de l'écologie historique et de l'étude de végétaux fossiles (pollens, graines, charbons) archivés dans les lacs et les tourbières et même dans les sites archéologiques. Ces montagnes sont encore aujourd'hui le laboratoire de nouvelles expérimentations méthodologiques pour affiner la résolution spatiale et temporelle des données paléo-écologiques et ainsi restituer une image plus fidèle des paysages et de leurs évolutions (6, 7). Ces travaux démontrent l'anthropoconstruction, c'est-à-dire la construction humaine, de forêts actuelles. En effet, comme ailleurs, les hommes ont façonné les forêts et les zones incultes boisées pour répondre à leurs besoins en combustible domestique, artisanal (terre cuite, verre, forges) et industriel (sidérurgie), en bois d'oeuvre (bâtiment), et en une multitude de matières premières végétales et animales (feuilles, écorces, matières dures animales, peaux, fourrures, denrées alimentaires, etc.) pour les artisanats (tannerie, teinturerie, etc.). Ce façonnage s'est traduit par la valorisation ou bien l'élimination de certaines essences et par la mise en place de modes de gestion complexes dans une perspective plus économique qu'écologique au sens moderne du terme. Malgré une emprise et une pression humaine croissante sur les forêts pour produire des ressources, un paradoxe interpelle : des forêts anciennes et matures existent aujourd'hui en divers secteurs du versant nord des Pyrénées. Leur récent inventaire a mis en évidence un nombre et une superficie supérieure à la moyenne française (8). Ces vieilles forêts qui sont le coeur vert des Pyrénées, offrent de nombreux services écosystémiques (ceux rendus par les écosystèmes aux sociétés) et représentent un patrimoine naturel et historique exceptionnel aujourd'hui menacé par les changements globaux (dérèglement climatique, pollutions, industries).

Community stability has been extensively studied both theoretically and experimentally, especially in plant communities to examine the relationship between species diversity and stability of biomass. But the diversity – stability relationship has received less attention in natural communities, particularly in animals. However, in the context of global changes and given the ecosystem services provided by animal communities such as seed dispersal, pollination or pest control, it is of a primary importance to understand the drivers of community, hence ecosystem services, stability and the impact of habitat degradation or climate change. In this thesis, I first focused on the diversity – stability relationship in natural communities of bats, birds and butterflies, and I studied the impact of habitat degradation. For these three taxa, I found a negative effect of diversity loss, urbanization and agricultural intensification on the temporal stability of community abundance, through different mechanisms. Second, I focused on one of the main drivers of community stability: synchrony among species temporal fluctuations. We showed that trait similarity between butterfly species such as food resources of adult flight period affect synchrony among species, in addition to the impact of environmental conditions such as landscape and climate. Finally, I studied the synchrony among species at a regional scale, with the aim to link groups of synchronous species to species temporal trends. This approach allowed me to assess the effect of potential extinction of declining species on compensatory dynamics at regional scale.; La stabilité des communautés est un sujet qui a largement été abordé théoriquement et expérimentalement, notamment chez les plantes pour comprendre la relation entre la diversité d’une communauté et la stabilité de sa biomasse. Il existe cependant beaucoup moins d’études de la relation diversité/stabilité dans les communautés naturelles, notamment lorsqu’il s’agit de communautés animales. Or, dans le contexte actuel de changements globaux, et du fait des services écosystémiques apportés par les communautés animales, à travers notamment la dispersion des graines, la pollinisation ou encore le contrôle des ravageurs, il devient primordial de comprendre quels mécanismes régissent la stabilité des communautés animales et donc la stabilité des fonctions et services écosystémiques, ainsi que les impacts de la dégradation des habitats ou encore du changement climatique. Lors de cette thèse, je me suis d’abord intéressé à la relation diversité – stabilité dans des communautés naturelles de chauves-souris, d’oiseaux et de papillons et à l’impact de la dégradation des habitats sur cette relation. Chez ces trois taxons différents, j’ai pu mettre en évidence que la perte de diversité, ainsi que la dégradation des habitats via l’urbanisation et l’intensification agricole, sont liées à une diminution de la stabilité temporelle de l’abondance des communautés, et ce via des mécanismes distincts. Dans un second temps, je me suis intéressé à l’un des principaux mécanismes de la stabilité des communautés : la synchronie entre les fluctuations temporelles des espèces. J’ai pu montrer que la similarité de traits entre espèces de papillons, comme les ressources utilisées ou la période de vol des adultes, ainsi que la variabilité climatique augmentent la synchronie, en interaction avec le contexte paysager. Enfin, j'ai étudié le lien entre la synchronie entre espèces à l’échelle régionale et les tendances temporelles d’abondance des espèces, dans l’objectif de relier des groupes d’espèces synchrones aux tendances temporelles des espèces. Cette approche nous a permis d’évaluer l’impact des potentielles extinctions des espèces en déclin sur la synchronie entre espèces à l’échelle régionale et donc sur les dynamiques compensatoires à cette échelle.

Community stability has been extensively studied both theoretically and experimentally, especially in plant communities to examine the relationship between species diversity and stability of biomass. But the diversity – stability relationship has received less attention in natural communities, particularly in animals. However, in the context of global changes and given the ecosystem services provided by animal communities such as seed dispersal, pollination or pest control, it is of a primary importance to understand the drivers of community, hence ecosystem services, stability and the impact of habitat degradation or climate change. In this thesis, I first focused on the diversity – stability relationship in natural communities of bats, birds and butterflies, and I studied the impact of habitat degradation. For these three taxa, I found a negative effect of diversity loss, urbanization and agricultural intensification on the temporal stability of community abundance, through different mechanisms. Second, I focused on one of the main drivers of community stability: synchrony among species temporal fluctuations. We showed that trait similarity between butterfly species such as food resources of adult flight period affect synchrony among species, in addition to the impact of environmental conditions such as landscape and climate. Finally, I studied the synchrony among species at a regional scale, with the aim to link groups of synchronous species to species temporal trends. This approach allowed me to assess the effect of potential extinction of declining species on compensatory dynamics at regional scale.; La stabilité des communautés est un sujet qui a largement été abordé théoriquement et expérimentalement, notamment chez les plantes pour comprendre la relation entre la diversité d’une communauté et la stabilité de sa biomasse. Il existe cependant beaucoup moins d’études de la relation diversité/stabilité dans les communautés naturelles, notamment lorsqu’il s’agit de communautés animales. Or, dans le contexte actuel de changements globaux, et du fait des services écosystémiques apportés par les communautés animales, à travers notamment la dispersion des graines, la pollinisation ou encore le contrôle des ravageurs, il devient primordial de comprendre quels mécanismes régissent la stabilité des communautés animales et donc la stabilité des fonctions et services écosystémiques, ainsi que les impacts de la dégradation des habitats ou encore du changement climatique. Lors de cette thèse, je me suis d’abord intéressé à la relation diversité – stabilité dans des communautés naturelles de chauves-souris, d’oiseaux et de papillons et à l’impact de la dégradation des habitats sur cette relation. Chez ces trois taxons différents, j’ai pu mettre en évidence que la perte de diversité, ainsi que la dégradation des habitats via l’urbanisation et l’intensification agricole, sont liées à une diminution de la stabilité temporelle de l’abondance des communautés, et ce via des mécanismes distincts. Dans un second temps, je me suis intéressé à l’un des principaux mécanismes de la stabilité des communautés : la synchronie entre les fluctuations temporelles des espèces. J’ai pu montrer que la similarité de traits entre espèces de papillons, comme les ressources utilisées ou la période de vol des adultes, ainsi que la variabilité climatique augmentent la synchronie, en interaction avec le contexte paysager. Enfin, j'ai étudié le lien entre la synchronie entre espèces à l’échelle régionale et les tendances temporelles d’abondance des espèces, dans l’objectif de relier des groupes d’espèces synchrones aux tendances temporelles des espèces. Cette approche nous a permis d’évaluer l’impact des potentielles extinctions des espèces en déclin sur la synchronie entre espèces à l’échelle régionale et donc sur les dynamiques compensatoires à cette échelle.

Au tournant des années 1980, dans un contexte de triomphe du néolibéralisme et de démonétisation des modèles classiques de développement, un nouveau référentiel s’est progressivement imposé dans la Caraïbe. Il renvoie à la notion de développement durable. Le périmètre de cette dernière s’est étendu à des problématiques connexes telles que l’érosion et la préservation de la biodiversité et plus récemment les changements globaux. De sorte que la mise en politique du développement durable, qui s’apparente désormais à un ensemble d’enjeux en interaction et évolutifs, s’avère de plus en plus complexe, en raison de la très grande fragmentation de l’action publique et des difficultés d’appropriation de cet ensemble d’enjeux par les acteurs et les populations. At the turn of the 1980’s, in the context of triumphant neoliberalism and demonetization of classical models of development, a new cognitive framework has progressively emerged in the Caribbean. It refers to the notion of sustainable development. The scope of the latter has been continuously expanded to related issues such as the loss and the preservation of biodiversity and, more recently, global changes. As a result, the political use of sustainable development, which is a set of interacting and evolving issues, is proving more and more complex, due to the very fragmented nature of public action and the difficult appropriation of this set of issues by actors and people.

Availability, uses and management of water in the Himalayas of Nepal (Everest) in the context of climate change and tourism growthIn the Everest tourist region, the water and electricity needs for locals and tourists, the growth of irrigated market gardening and the multiplication of micro hydroelectric power plants capturing water from secondary streams, accentuate pressure on the water and soil resource. This multidisciplinary research (geography, hydrology, glaciology, climatology) aims to confront still poorly understood hydroclimatic processes related to climate change (melting of snow and glaciers, variations in precipitation, flows and seasonal availability of torrents water) with the uses and modes of management of water resources by local societies, in order to better understand the share of environmental factors and socio-economic factors on the observed changes. The objective is to determine the share of rainfall, snow and ice melt in the water budget; analyze in time and space the impact of variations in water availability on economic activities; to analyze water management methods and the unequal access of residents to the resource; and to evaluate the possible modes of adaptation of the local societies to the foreseeable tensions on this resource.Cross-reference instrumentation and modeling approaches of glaciologists and hydrologists with social science field survey methodsThe approach was to quantify the contribution of solid and liquid precipitation, melting glaciers and snow cover, to different reservoirs (surface, soil, subsoil) in 5 small sub-catchment areas of Dudh Koshi with icy surfaces, varied agro-pastoral practices and the strong presence of tourism. Ice mass balance estimates were made for white glaciers and debris covered glaciers and snow cover dynamics maps derived based on satellite imagery syntheses (MODIS, SPOT VGT). Several hydrological models (DHSVM, ISBA-SURFEX, HDSM, J2000), forced by field data from hydroclimatic measurement stations and supplemented by re-analysis data, are tested and compared to reduce uncertainty factors. A geolocalised systematic survey on water and electricity consumption was conducted in 187 housing units, supplemented by interviews with residents, and water and tourism stakeholders at the village level. A cartography of precipitation, soils (in Kharikhola), and sources, water mills, water supply systems and hydroelectric equipment identified in the field, was carried out.ResultsThe region globally does not lack water. The growth in needs leads to seasonal tensions, particularly in hydroelectric supply. They are linked to the gap between water availability and agricultural and tourism calendars and water management patterns that produce inequalities, meanwhile hydroelectricity systems begin to reach their limits. The program has led to a spatialization of climate information (temperature and precipitation), an adaptation of modelling tools and a quantification of melt (snow and glaciers) to flows as well as a spatialization of social data, a measure of hydropower consumption and a better understanding of territorial functioning in the context of global changes. The work of the researchers gave rise to more than one hundred scientific publications.The Preshine program is a basic research project coordinated by the UMR 5319 Passage. It also associates the Himalayan Studies Center of Villejuif, the Hydrosciences laboratory of Montpellier, with the Institute IEES of Paris participation, the IGE laboratory of Grenoble and the CNRM-GAME of Grenoble, as well as several partners in Nepal (the Tribhuwan University, the Nepal Academy of Science and Technology, ICIMOD and EvK2-CNR). The project started in January 2014 and lasted 60 months. It benefited from ANR assistance for an overall cost of € 839 951, 00.; Disponibilité, usages et gestion de l'eau dans l’Himalaya du Népal (Everest) dans le contexte du changement climatique et de la croissance du tourismeDans la région touristique de l’Everest, les besoins en eau et en électricité des touristes et des habitants, l'essor de cultures maraîchères et fourragères pour les animaux de bât ainsi que la multiplication de micro centrales hydro-électriques captant l'eau des torrents secondaires, accentuent la pression sur la ressource en eau et en sol. Cette recherche pluridisciplinaire (géographie, hydrologie, glaciologie, climatologie) vise à confronter des données hydroclimatiques encore mal connues liées au changement climatique (fonte des neiges et des glaciers, variations des précipitations, débits et disponibilité saisonnière de l’eau des torrents) avec les usages et les modes de gestion de la ressource en eau par les sociétés locales, afin de mieux situer la part des facteurs environnementaux et des facteurs socio-économiques dans les changements observés. Il s’agit ainsi de déterminer la part des précipitations pluvieuses, neigeuses et de la fonte des glaces dans le bilan hydrologique ; d'analyser dans le temps et dans l'espace l'impact des variations de la disponibilité en eau sur les activités économiques ; d'analyser les modes de gestion de l'eau et l'inégal accès des habitants à la ressource ; et d'évaluer les modes possibles d'adaptation des sociétés locales aux tensions prévisibles sur cette ressource.Des observations et approches modélisatrices des glaciologues et hydrologues croisées avec les méthodes d'enquête de terrain des sciences socialesIl s’agissait de quantifier la contribution des précipitations solides et liquides, de la fonte des glaciers et du couvert neigeux, aux différents réservoirs (surface, sol, sous-sol) dans 5 sous-bassins-versants de la Dudh Koshi comportant des surfaces englacées, des activités agro-pastorales et une forte présence du tourisme. Des estimations de bilans glaciaires ont été faites sur des glaciers blancs et des glaciers couverts et des cartes de la dynamique du couvert neigeux établies à partir de synthèses d'images satellites (MODIS, SPOT VGT). Plusieurs modèles hydrologiques (DHSVM, ISBA-SURFEX, HDSM, J2000), forcés par les données de terrain issues des stations de mesure hydroclimatiques et complétées par des données de ré-analyse, ont été testés et comparés afin de réduire les facteurs d'incertitude. Une enquête systématique géolocalisée sur les consommations d'eau et d'électricité a été menée dans 187 unités d’habitations. Des entretiens auprès des habitants et des acteurs de l'eau et du tourisme et une cartographie des précipitations, des sols, des sources, des moulins à eau et des systèmes d'adduction d'eau et équipements hydroélectriques recensés sur le terrain ont été réalisés. RésultatsLa région globalement ne manque pas d’eau. La variabilité saisonnière des précipitations influence le régime hydrologique des torrents plus que la fonte des glaces. La croissance des besoins entraîne des tensions saisonnières en particulier sur la fourniture hydroélectrique. Elles sont liées au décalage entre disponibilité en eau et calendriers agricoles et touristiques et aux modalités de gestion de l’eau qui produisent des inégalités, alors même que les systèmes hydroénergétiques actuels commencent à atteindre leurs limites.Le programme a conduit à une spatialisation de l’information climatique (températures et précipitations), à une adaptation d’outils de modélisation, à une quantification de la fonte (neige et glaciers) et des écoulements ainsi qu'à une spatialisation des données sociales, à la mesure des consommations hydroélectriques et à une meilleure connaissance du fonctionnement territorial dans le contexte des changements globaux. Les résultats ont donné lieu à plus d’une centaine de publications scientifiques.Le programme Preshine est un projet de recherche fondamentale coordonné par l’UMR 5319 Passage. Il associe aussi le Centre d’Études Himalayennes de Villejuif, le laboratoire Hydrosciences de Montpellier, avec une participation de l’Institut IEES de Paris, le laboratoire IGE de Grenoble et le CNRM-GAME de Grenoble, ainsi que plusieurs partenaires au Népal (l’Université Tribhuvan, la Nepal Academy of Science and Technology, ICIMOD et EvK2-CNR). Le projet a commencé en janvier 2014 et a duré 60 mois. Il a bénéficié d’une aide de l’ANR pour un coût global de 839 951,00€.

International audience

Dans la plaine de Crau (Bouches-du-Rhône, Sud-est de la France), les pelouses sèches méditerranéennes sub-steppiques (le coussoul) représentent un habitat originel traditionnellement pâturé depuis le Néolithique et d'un très grand intérêt patrimonial. D’importantes opérations de restauration écologique de ces pelouses ont été menées, en utilisant comme habitat de référence les communautés végétales, considérées comme témoins « non perturbés ». La question néanmoins se pose du caractère naturel et inchangé de ces communautés, qui ont pu subir les effets des changements globaux climatiques et/ou d‘usages pastoraux. L'enjeu est ici de savoir si ces végétations sont restées stables depuis qu'elles sont étudiées et sinon, de comprendre les dynamiques mesurées. Afin d’identifier d’éventuelles trajectoires de cette communauté, nous avons revisité des inventaires botaniques anciens (relevés phytosociologiques) réalisés depuis la seconde moitié du XXème siècle. La méthode de rééchantillonnage de relevés anciens est une méthode alternative de l'approche par chronoséquence pour étudier les trajectoires des communautés végétales à long-terme sans prendre le risque de confondre l'espace avec le temps. Les données historiques et récentes sur la végétation de la plaine de Crau sont compilées à partir d’articles, mémoires, thèses et de relevés déjà saisis dans des bases de données. La campagne de rééchantillonnage a été réalisée aux printemps 2015 et 2016 aux endroits les plus proches de ceux indiqués dans les anciens relevés selon une méthode standardisée. Les résultats suggèrent notamment des changements dans la composition floristique avec un enrichissement en espèces nitrophiles et rudérales. Ces changements pourraient s’expliquer par des dépôts atmosphériques azotés ou des changements de pratiques pastorales. En projetant les relevés réalisés le long du gradient de végétation observable autour des bergeries, la part de variation de composition floristique expliquée par l’évolution des pratiques pastorales semble plus importante que celle attribuable aux retombées azotées.

Climate change, urbanization, biological invasions and interspecific hybridization are major current threats to biodiversity. The objective of this thesis was to assess their interactive effects in Tetramorium ant species from the Rhône-Saône valley in France. Using a broad array of tools from several fields of biology, I worked on almost two thousand colonies from five Tetramorium species including T. immigrans and T. caespitum. Both climate and urbanization limited the ranges of these species, and urbanization impacted their distributions simultaneously at several spatial scales. The occurrence probabilities of T. immigrans depended on the interaction between climatic and urban factors. Several introductions from external sources seemed to have given rise to four genetically distinct populations of T. immigrans, making it likely that it is not native to the northernmost urban areas. Hybridization and introgression between T. immigrans and T. caespitum was frequent in zones of sympatry, and the detection of nuclear DNA backcrosses and mitochondrial-nuclear DNA discordance between the two species suggested that hybridization lead to fertile offspring (i.e. introgression). Cuticular hydrocarbon profiles were clearly differentiated between the two species and were correlated to heightened interspecific aggression against heterospecifics. Both species presented a monogyne polyandrous mating system, in which hybrid queens but no hybrid fathers contributed to hybrid offspring. Few studies on interspecific hybridization have addressed global change or biological invasions. These concepts are infrequently studied together, and their interactive effects are overlooked in the current literature. Taking these interrelationships into account and exploring multiple scales are essential to better understand the processes that generate patterns of genetic exchange, Changement climatique, urbanisation, invasions biologiques et hybridation interspécifique constituent des menaces majeures pour la biodiversité. L'objectif de cette thèse a été d'évaluer leurs effets interactifs sur les fourmis du genre Tetramorium de la vallée du Rhône, France. Près de 2000 colonies de 5 espèces de Tetramorium ont été étudiées. Les résultats démontrent que le climat et l'urbanisation limitent leurs aires de répartition et que l'urbanisation impacte leurs distributions simultanément à plusieurs échelles spatiales. Les probabilités d'occurrence de T. immigrans dépendent de l'interaction entre facteurs climatiques et urbains. Quatre populations génétiques de T. immigrans résultent de plusieurs introductions de sources externes, ce qui signifie que cette espèce n’est pas indigène dans les zones urbaines du nord. T. immigrans et T. caespitum produisent des hybrides dans les zones de sympatrie. La détection de rétrocroisements et de discordances entre ADN mitochondrial et nucléaire suggère que cette hybridation conduit à une descendance fertile, donc de l’introgression. Les profils d'hydrocarbures cuticulaires sont bien différenciés entre les deux espèces et sont corrélés à une agression forte contre les hétérospécifiques. Ces espèces présentent un système d'accouplement monogyne polyandre, dans lequel les reines hybrides mais pas les pères hybrides contribuent à la descendance hybride. Les études sur l'hybridation interspécifique n'ont qu'occasionnellement concerné les changements globaux ou invasions biologiques. Ces concepts eux-mêmes sont peu étudiés ensemble et leurs effets interactifs sont négligés dans la littérature actuelle. La prise en compte de ces interrelations et l'exploration de plusieurs échelles sont essentielles pour mieux comprendre les processus qui génèrent des modèles d'échange génétique

International audience; Les paysages forestiers sont le fruit de dynamiques d'origines anthropiques autant que naturelles. En effet, au cours de l’histoire, les pratiques et représentations associées ont évolué et elles ont fait évoluer avec elles les écosystèmes forestiers. Désormais, la forêt est multifonctionnelle. Elle n’est plus seulement une forêt de production ; elle est devenue un espace de loisirs. Dans cette contribution, nous nous intéresserons aux attentes de la société et à la manière dont elles ont influencé et continuent de marquer les paysages forestiers, en défendant l’idée que, pour imaginer les forêts de demain, il importe de prendre en compte le poids de l'histoire et de considérer, outre le changement climatique, les attentes de la société, les pratiques et représentations qu’elle associe à la forêt : les changements qui affectent les forêts sont globaux.

Intraspecific variability of individuals' phenotype is at the root of natural selection, but remains poorly evaluated from the ecosystem functioning perspective. My research has focused on measuring individual and population differences in phenotypic traits of invertebrates involved in detrital food webs, as well as evaluating their impact on litter decomposition. First, I showed that intraspecific differences of litter consumption rate is high compared to the interspecific differences measured experimentally on a sample of 10 terrestrial and aquatic detritivore species. Another laboratory study revealed that litter consumption rate differences between individuals of a same population can be explained by behavioral and energetic traits. Oppositely, body size of individuals proved to be less effective in explaining inter-individual variability of litter consumption rates. Traits of predator invertebrates can also act on litter decomposition indirectly through interactions with detritivores. An in situ experiment has shown that predator individuals with different phenotypes can have opposite effects on decomposition. Trophic cascade variability was explained by sex and a lifestyle index, defined by a combination of behavioral and life history traits. Finally, I validated the hypothesis that the origin of predator populations sampled along a latitudinal gradient in Europe modulates the response of litter decomposition to global warming. All my work highlights the underestimated role of intraspecific variability of phenotype in Ecology. Individual, rather than species, should be the basic unit to better understand the biotic control of ecosystem functioning and to predict the ecological consequences of environmental changes.; La variabilité intraspécifique du phénotype des individus est à la base de la sélection naturelle, mais est peu évaluée d'un point de vue des conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème. Mes recherches se sont attachées à mesurer les différences individuelles et populationnelles de traits phénotypiques chez des invertébrés au sein du réseau trophique détritique et d'en évaluer les conséquences sur le processus de décomposition des litières. Je montre d'abord que la variabilité intraspécifique du taux de consommation de litières est forte par rapport à la variabilité interspécifique mesurée expérimentalement sur un échantillon de 10 espèces de détritivores terrestres et aquatiques. Une autre étude en laboratoire a permis d'établir que les différences de taux de consommation de litières entre individus d'une même population de détritivores aquatiques sont explicables à partir de traits comportementaux et énergétiques. La taille corporelle des individus s'est révélée être moins importante que des traits comportementaux et énergétiques pour expliquer la variabilité inter-individuelle du taux de consommation des litières. Les traits des invertébrés prédateurs peuvent aussi agir sur la décomposition des litières de manière indirecte via des interactions avec les détritivores. Une expérience in situ en ruisseau a permis de montrer que des individus prédateurs arborant différents phénotypes peuvent avoir des effets sur la décomposition qui s'opposent. La variabilité de la cascade trophique était expliquée par les différences de sexe et de rythme de vie, défini par une combinaison de traits de comportement et d'histoire de vie. Finalement, j'ai validé l'hypothèse selon laquelle l'origine de la population de prédateur, le long d'un gradient latitudinal en Europe, pourrait moduler la réponse de la décomposition des litières au réchauffement climatique. L'ensemble de mes travaux mettent en lumière le rôle sous-estimé de la variabilité intraspécifique du phénotype en Ecologie. L'individu, plutôt que l'espèce, devrait constituer l'unité de base pour mieux appréhender le contrôle biotique du fonctionnement des écosystèmes et prédire les conséquences écologiques des changements environnementaux.

Intraspecific variability of individuals' phenotype is at the root of natural selection, but remains poorly evaluated from the ecosystem functioning perspective. My research has focused on measuring individual and population differences in phenotypic traits of invertebrates involved in detrital food webs, as well as evaluating their impact on litter decomposition. First, I showed that intraspecific differences of litter consumption rate is high compared to the interspecific differences measured experimentally on a sample of 10 terrestrial and aquatic detritivore species. Another laboratory study revealed that litter consumption rate differences between individuals of a same population can be explained by behavioral and energetic traits. Oppositely, body size of individuals proved to be less effective in explaining inter-individual variability of litter consumption rates. Traits of predator invertebrates can also act on litter decomposition indirectly through interactions with detritivores. An in situ experiment has shown that predator individuals with different phenotypes can have opposite effects on decomposition. Trophic cascade variability was explained by sex and a lifestyle index, defined by a combination of behavioral and life history traits. Finally, I validated the hypothesis that the origin of predator populations sampled along a latitudinal gradient in Europe modulates the response of litter decomposition to global warming. All my work highlights the underestimated role of intraspecific variability of phenotype in Ecology. Individual, rather than species, should be the basic unit to better understand the biotic control of ecosystem functioning and to predict the ecological consequences of environmental changes.; La variabilité intraspécifique du phénotype des individus est à la base de la sélection naturelle, mais est peu évaluée d'un point de vue des conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème. Mes recherches se sont attachées à mesurer les différences individuelles et populationnelles de traits phénotypiques chez des invertébrés au sein du réseau trophique détritique et d'en évaluer les conséquences sur le processus de décomposition des litières. Je montre d'abord que la variabilité intraspécifique du taux de consommation de litières est forte par rapport à la variabilité interspécifique mesurée expérimentalement sur un échantillon de 10 espèces de détritivores terrestres et aquatiques. Une autre étude en laboratoire a permis d'établir que les différences de taux de consommation de litières entre individus d'une même population de détritivores aquatiques sont explicables à partir de traits comportementaux et énergétiques. La taille corporelle des individus s'est révélée être moins importante que des traits comportementaux et énergétiques pour expliquer la variabilité inter-individuelle du taux de consommation des litières. Les traits des invertébrés prédateurs peuvent aussi agir sur la décomposition des litières de manière indirecte via des interactions avec les détritivores. Une expérience in situ en ruisseau a permis de montrer que des individus prédateurs arborant différents phénotypes peuvent avoir des effets sur la décomposition qui s'opposent. La variabilité de la cascade trophique était expliquée par les différences de sexe et de rythme de vie, défini par une combinaison de traits de comportement et d'histoire de vie. Finalement, j'ai validé l'hypothèse selon laquelle l'origine de la population de prédateur, le long d'un gradient latitudinal en Europe, pourrait moduler la réponse de la décomposition des litières au réchauffement climatique. L'ensemble de mes travaux mettent en lumière le rôle sous-estimé de la variabilité intraspécifique du phénotype en Ecologie. L'individu, plutôt que l'espèce, devrait constituer l'unité de base pour mieux appréhender le contrôle biotique du fonctionnement des écosystèmes et prédire les conséquences écologiques des changements environnementaux.

In order to better figure out the ongoing transition of the boreal forest in northern Quebec and to identify the responsible factors, this thesis studied the dynamics, stability and resilience of the two forest ecosystems at stake, over time. These ecosystems, the closed-canopy dense moss forest and the open lichen woodland, share the same dominant tree species (black spruce, Picea mariana). The thesis focused on the development of innovative geochemical tools in palaeoecological studies that could track present and past terrestrial ecosystem structure and composition, and then focused on the reconstruction of past fire regimes through lacustrine charcoal analyses. A first step demonstrated that the soils of both ecosystems displayed distinct physical and chemical properties and are maintained by the feedback interactions in the soil-vegetation-climate system. The second step showed that modern sediments of study lakes recorded variations in their chemical composition depending on whether they were surrounded by moss forest or lichen woodland. Using the so calibrated geochemical proxies, the third chapter reconstructed the vegetation and fire histories during the Holocene. A major disruption in ecosystem structure was evidenced 4500-4000 years calibrated before present and led to the conclusion of a boreal forest opening at that time due to an increase in fire frequency. The precariousness of the present states stability is discussed in light with the current context of fire increase in the study region and suggests that forest management should be adapted consequently., Afin de mieux appréhender l’ouverture actuelle de la forêt boréale au nord du Québec et d’identifier les facteurs qui en sont responsables, cette thèse a étudié la dynamique, la stabilité et la résilience des deux types d’écosystèmes forestiers en jeu dans la zone de transition, au cours du temps. Ces écosystèmes, les pessières à mousses, denses, et les pessières à lichens, beaucoup moins denses (dites « ouvertes »), partagent la même espèce ligneuse dominante (Picea mariana). La thèse s’est concentrée sur le développement d’outils géochimiques innovants en paléoécologie permettant de retracer la structure et la composition présentes et passées des écosystèmes terrestres, puis sur la reconstruction du régime des feux par analyses de charbons. Elle démontre dans un premier temps que les deux écosystèmes ont des sols aux propriétés physico-chimiques distinctes, et sont entretenus par les interactions sol-végétation-climat. Le deuxième volet montre que les enregistrements chimiques sont également différents dans les sédiments récents de lacs d’étude, selon s’ils sont entourés de pessières à mousses ou à lichens. Grâce aux proxys géochimiques calibrés, le troisième chapitre reconstruit l’histoire de la végétation et des feux au cours de l’Holocène. Il met en évidence une rupture majeure dans la structure des écosystèmes, observée vers 4500-4000 ans calibrés avant présent, et permet de conclure à une ouverture de la forêt boréale à cette période en raison d’une augmentation de la fréquence de feux. La stabilité précaire des états actuels est mise en perspective avec le contexte présent d’augmentation des feux dans la région et les mesures d’aménagement à adapter en conséquence.

This thesis aims to understand the degree of genericity of a biogeochemical process related to carbon dynamics, the "Priming Effect" (PE). This process was initially studied in soils before being identified in the aquatic environment. It can be defined in both types of environments as the modification (increase or decrease) of the mineralization rate of the organic matter stabilized by the addition of labile organic matter. The objective of this work was to test the PE response in the context of global changes as well as in the context of agricultural practices. A first experiment in agricultural soil tested the energy hypothesis by playing on the quality of the organic matter brought. The results confirmed the central role of the energetic aspect of organic matter input in soils by demonstrating that fresh plant residues induce over-mineralization (PE) of soil organic matter eight times higher than its pre-decomposed equivalent. In this same experiment, the responses of the PE to a temperature increase, an increase in nutrient availability and a change in soil cover (agricultural cover vs. forest cover) were tested. This shows a strong effect of temperature on basal soils mineralization, but no effect on PE. The latter seems to react more to the availability of energy and the type of vegetation cover. In parallel with this terrestrial part, two aquatic experiments were conducted, testing the impact of changes in stoichiometry, temperature and availability of labile organic matter on the interactions between the decomposers compartment and that of the primary producers. Few results are available to date, and no definitive conclusion on the PE response is currently available. However, it has been possible to highlight the relative importance of carbon fluxes from the different biotic compartments of our systems. A significant algal mixotrophy has thus been demonstrated, leading us to reconsider the role of primary producers in the aquatic part of the carbon cycle dynamics, and therefore their potential role in the PE in the context of global warming and continental surfaces erosion. Complementary analyzes of the stored samples and a modeling approach under development will make it possible to identify the possible singularities of PE in the aquatic environment with respect to the terrestrial environment. On its terrestrial side, this thesis has suggested an agroecological approach of management of carbon stocks in soils, as well as to highlight the major role of the state of decomposition of plant residues on the intensity of the PE., Cette thèse a pour but de comprendre le degré de généricité d’un processus biogéochimique lié à la dynamique du carbone, le « Priming Effect » (PE). Ce processus fut initialement étudié dans les sols avant d’être identifié en milieu aquatique. Il peut être défini dans les deux types de milieux comme la modification (augmentation ou diminution) du taux de minéralisation de la matière organique stabilisée par l’adition de matière organique labile. L’objectif du présent travail a été de tester la réponse du PE dans le contexte des changements globaux ainsi que dans celui des pratiques agricoles. Une première expérimentation en sol agricole a testé l’hypothèse énergétique en jouant sur la qualité de la matière organique apportée. Les résultats ont permis de confirmer le rôle central de l’aspect énergétique de l’apport de matière organique dans les sols en démontrant que les résidus végétaux frais induisaient une surminéralisation (PE) du carbone de la matière organique du sol huit fois supérieure à son équivalent pré-décomposé. Dans cette même expérimentation, la réponse du PE à une augmentation de température, une augmentation de la disponibilité en nutriments ainsi qu’à un changement de couverture des sols (couvert agricole vs. couvert forestier) a été testée. Il en ressort un fort effet de la température sur la minéralisation basale des sols, mais pas d’effet sur le PE. Ce dernier semble réagir d’avantage à la disponibilité en énergie ainsi qu’au type de couvert végétal. En parallèle de cette partie terrestre, deux expérimentations aquatiques ont été menées, testant l’impact des changements de stoechiométrie, de température et de disponibilité en matière organique labile sur les interactions entre le compartiment des décomposeurs et celui des producteurs primaires. Peu de résultats sont disponibles à ce jour et aucune conclusion définitive sur la réponse du PE n’est établie pour le moment. Cependant, on a pu mettre en évidence l’importance relative des flux de carbone en provenance des différents compartiments biotiques de nos systèmes. Une importante mixotrophie algale a ainsi été démontrée, nous amenant à reconsidérer le rôle des producteurs primaires dans la partie aquatique de la dynamique du cycle du carbone, et donc leur rôle potentiel dans le PE dans un contexte de réchauffement climatique et d’érosion des surfaces continentales. Des analyses complémentaires sur les échantillons stockés et une approche de modélisation en cours de développement permettront d’identifier les éventuelles singularités du PE en milieu aquatique par rapport au milieu terrestre. Sur son versant terrestre, cette thèse a permis de suggérer une démarche agroécologique de gestion des stocks de carbone dans les sols, ainsi que de mettre en évidence le rôle majeur de l’état de décomposition des résidus végétaux sur l’intensité du PE.

For at least the past two centuries, human activities have caused strong environmental changes in the biosphere. Many studies have shown responses of vegetation to global changes. However, many unknowns remain. First, most explicitly temporal studies have been conducted at a single site with a common intensity of environmental changes and historical land-use legacies. Results are highly variable among studies, and we have a very limited understanding of mechanisms underlying this variation. Second, despite the major contribution of bryophytes to ecosystem functioning, very few temporal studies have focused on bryophytes.This Ph.D. contributes to filling these two knowledge gaps. The overarching question for the three research projects presented here is: what is the impact of environmental change on biodiversity? We built a set of hypotheses around two main questions: (i) What is the effect of environmental changes on forest vegetation? (ii) Which taxon, bryophytes or vascular plants, is most sensitive to global changes? Chapter 2 tests the hypothesis that bryophytes are more sensitive than vascular plants to the combination of atmospheric deposition and warming in an industrial region in north-eastern France. Chapter 3 tests the hypothesis that forest vegetation changes have been greatest in regions with the strongest warming trends along a continental gradient in eastern Canada. The last chapter combines the two first approaches, quantifying temporal changes in bryophyte and vascular plant communities in sites with different warming intensities along elevational gradients in eastern Canada. To answer to these questions, I used an historical ecological approach by resurveying botanical plots initially surveyed in the 1970s. Plot selection followed a reproducible and detailed procedure to minimize confounding factors. Our results show a direct effect of global changes on forest vegetation. First, bryophytes appear more sensitive to atmospheric deposition than vascular plants (Chapter 2). Second, temporal changes in vascular plant communities were stronger in areas where warming has been greatest (Chapter 3). Third, in response to warming, changes in bryophyte and vascular plant communities show idiosyncratic differences, depending on the community property under study (Chapter 4). Results of the three chapters clearly show systematic changes in community composition, that are not necessarily accompanied by changes in local diversity. In sum, we provide empirical evidence that historical ecology is a powerful method to disentangling mechanisms of vegetation response to global changes. Only a holistic approach based on different biodiversity components, different spatial scales and wide variety of community properties permit an understanding of the complexity of temporal dynamics of vegetation., Depuis environ deux siècles les activités humaines modernes ont profondément modifié les conditions environnementales sur la surface de la Terre. De nombreuses études ont mis en évidence une réponse de la végétation face à ces changements. Cependant, il persiste plusieurs incompréhensions. Premièrement, les réponses des communautés varient fortement entre les études, et les mécanismes responsables de cette variation sont encore mal connus. Deuxièmement, malgré leur importance écologique, les bryophytes restent largement sous étudiées dans les études temporelles, limitant notre compréhension de leur dynamique temporelle. Ce doctorat a pour objectif d’apporter des éléments de réponses à ces deux points. Les trois projets de recherche gravitent autour de la grande question : quels sont les effets des changements environnementaux sur la biodiversité? Les hypothèses que j’ai développées se construisent autour de ces deux grandes questions (i) Quels sont les effets des dépositions et du réchauffement de la température sur la végétation forestière? (ii) Il y a-t-il une différence de sensibilité entre bryophytes et trachéophytes face aux changements environnementaux? Le chapitre 2 teste l’hypothèse que les bryophytes sont plus sensibles que les plantes vasculaires face aux dépositions atmosphériques et au réchauffement de la température dans une région industrielle du nord-ouest de la France. Le chapitre 3 teste les mécanismes de réponse de la végétation forestière le long d’un gradient de réchauffement climatique dans l’est du Canada. Enfin, le chapitre 4 est une approche mixe entre les deux premiers chapitres, il teste la réponse des plantes vasculaires et des bryophytes face à différentes intensités de réchauffement de la température sur des gradients altitudinaux dans l’est de la province de Québec. Dans les trois chapitres, j’ai utilisé les méthodes de l’écologie historique. Après un long travail d’archive, j’ai rééchantillonné des relevés botaniques faits dans les années 1970. La sélection des sites à rééchantillonner suit un protocole finement détaillé afin de minimiser tous effets confondants. Les résultats des trois chapitres mettent en évidence le lien direct entre réponse de végétation et changements environnementaux. Premièrement, les bryophytes sont plus sensibles aux dépositions atmosphériques que les plantes vasculaires (chapitre 2). Secondement, les changements temporels de la végétation vasculaire sont plus grands dans les zones ou le réchauffement climatique fut le plus fort (chapitre 3). Dernièrement, face au réchauffement climatique, les réponses des bryophytes et plantes vasculaires diffèrent selon la propriété de la communauté qui est étudiée (chapitre 4). Les trois chapitres, montrent un changement systématique de la composition des communautés, sans pour autant de changement de la richesse spécifique. Ce doctorat fournit trois exemples de la force des méthodes historiques dans la compréhension des mécanismes de réponse de la végétation face aux changements globaux. Mes travaux supportent l’importance d’analyser la dynamique de la végétation avec une vision holistique. La compréhension des mécanismes liés à la dynamique temporelle de la végétation doit passer par l’étude de plusieurs groupes taxonomiques, avec différentes propriétés des communautés sur plusieurs échelles spatiales.