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This work deals with the study of the delayed effects of moisture content on wood cracking. It is based on two main axes, water diffusion and bending creep of and unnotched and notched beams. The study of diffusion is based on an innovative experimental approach, and analytical solutions of Fick’s diffusion law. It is carried out on three tropical hardwoods, Pterocarpus soyauxii Taub (Padouk), Aucoumea klaineana Pierre (Okoumé) and Milicia excelsa (Iroko) and two softwoods, Abies alba Mill (White Fir) and Pseudotsuga menziesii (Douglas Fir) subjected to relative humidity (RH) steps at a constant temperature of 20°C. The delayed behaviour was studied on Okoumé, Padouk and White Fir only, by means of 3-point bending tests carried out at 20°C and controlled RH on defect-free wood beams oriented in fibre direction, of dimensions 160x6x12 mm (LxRxT). Deflection and transverse expansion were measured with variable linear displacement transducers. In the case of notched beams, optical monitoring of cracking parameters was performed using a USB microscope. The analysis of tests was carried out by applying the straight beam theory and assuming the response of the material to be homogeneous and linear with respect to stress, resulting in expressions of compliance. For the unnotched beams, two series of tests were carried out: 14 days at 10% load, 65% RH with increments of 45 and 75% RH; 5 days at 35% load, 75% RH with increments of 45% RH. The known characteristics of the mechanosorptive effect were confirmed: deflection increase at first wetting and at drying, decrease at subsequent wettings. The analysis of the mechanosorptive trajectories suggested the existence of a creep limit and confirmed the existence of the stationary or pseudo creep/recovery response. For notched beams, creep tests were also carried out in two stages: at 80% load, then adjusting the load to have an initial strain rate of 0.30%, during 6-7 days at 45 and 75% RH. It is found that mechanosorption triggers crack propagation and that the coupling between cracking and creep accelerates strain to failure. The analysis of energy release rate in mode I of the 3 tested species is also presented and compared to the literature data.; Ce travail concerne l’étude des effets différés et de la teneur en eau sur la fissuration des bois tropicaux et tempérés. Il s’articule sur deux grands axes, diffusion de l’eau et fluage des poutres entaillées ou non. L’étude la diffusion est basée sur une approche expérimentale innovante, et analytique de la loi de diffusion de Fick. Elle est réalisée sur trois feuillus tropicaux, Pterocarpus soyauxii Taub (Padouk), Aucoumea klaineana Pierre (Okoumé) et Milicia excelsa (Iroko) et deux résineux, Abies alba Mill (Sapin blanc) et Pseudotsuga menziesii (Douglas) soumis à des paliers d’humidité relative (HR) à température constante de 20°C. Le comportement différé en flexion 3 points a été étudié sur l’Okoumé, le Padouk et le Sapin blanc uniquement, à 20°C et HR contrôlée sur des poutres et orientées dans la direction des fibres, de dimension 160x6x12 mm (LxRxT). La flèche et l’expansion transversale étaient mesurées avec des transducteurs à déplacement linéaire variable. Dans le cas des poutres entaillées, un suivi optique des paramètres de fissuration était réalisé avec un microscope. L’analyse de ces essais s’est faite en se basant sur la théorie des poutres rectilignes et en supposant la réponse du matériau homogène et linéaire par rapport à la contrainte, aboutissant à des expressions de la complaisance. Pour les poutres non entaillées, deux séries de tests ont été réalisées : 14 jours à 10% de charge, 65% HR avec paliers de 45 et 75% HR; et 5 jours à 35% de charge, 75% HR avec palier de 45% HR. On retrouve les caractéristiques connues de l’effet mécanosorptif : augmentation de la flèche à la première humidification et au séchage, diminution aux humidifications ultérieures. L’analyse des trajectoires mécanosorptives a suggéré l’existence d’une limite de fluage et confirmé celle de la réponse stationnaire ou pseudo fluage/recouvrance. Pour les poutres entaillées, les essais de fluage ont été réalisés aussi en deux temps : à 80% de charge, puis en ajustant la charge pour avoir un taux de déformation initiale de 0,30%, durant 6-7 jours à 45% et 75% HR. On trouve que la mécanosorption accentue la propagation des fissures et que le couplage entre fissuration et fluage accélère la déformation jusqu’à la rupture. L’analyse du taux de restitution d’énergie en mode I des 3 essences testées est également présentée et comparé aux rares résultats de la littérature.

Forest ecosystems are one of the main providers of terrestrial ecosystem services, whose functioning has already been altered by recent climate change. Increases in tree mortality rates have been highlighted in different biomes worldwide, as well as increases in the frequency of massive mortality events following droughts. However, tree mortality is a multi-causal process. It is difficult to quantify the importance of the different factors that can possibly lead to tree death, and particularly the importance of climate change in comparison with forest dynamics and competition-related effects, environmental or biotic factors. This thesis aims at assessing the drivers of background tree mortality, which is the mortality observed in a stand in the absence of extreme perturbation, for the main European tree species. We used data from the French forest inventory of the National Geographic Institute (IGN) and historic climate data from Météo-France spanning the years 1961 to 2015. First, we modelled background tree mortality for 43 tree species in order to identify the drivers of background tree mortality. We used 372.974 trees, including 7.312 dead trees surveyed between the years 2009 and 2015. We found that factors related with competition, tree development stage, stand structure and species composition and logging intensity explained 85% of the recent tree mortality. Environmental factors (soil and climate conditions) accounted for 9% of the total modelled mortality. Temperature increases and rainfall decreases since the period 1961 – 1987 had a significant effect on the mortality of 45% of the 43 species and explained in average 6% of the total modelled mortality.Secondly, we focused on the link between trees locations along temperature and rainfall gradients and their sensitivity to changes of temperature and rainfall. We found that, for 9 species out of 12, temperature increases and rainfall decreases effects were more important in areas with high mean temperature and low mean rainfall. These results show that climate change-related tree mortality could be exacerbated towards the species’ warm and dry edges.Finally, we sought to evaluate how climate change-related tree mortality varied along trees social statuses and sizes gradients. We found that suppressed trees were more sensitive to temperature increases than dominant trees. On the contrary, dominant trees, and particularly large dominant trees, appear to be more sensitive to rainfall decrease than suppressed trees. Overall, our results show that climate change-related tree mortality is globally more important for suppressed than dominant trees.We highlighted the existence of a link between recent temperature increases and rainfall decreased and observed tree mortality rates on around half of the species of the French forest. We also showed that these effects were exacerbated towards the warm and dry edges of the species ranges. Finally, we showed that these effects differed according to trees social statuses and development stages. These results allow us to better understand the impacts of climate change on French and European forest and to better anticipate their effects through the adaptation of silvicultural practices.; Les écosystèmes forestiers sont l’un des principaux fournisseurs de services écosystémiques terrestres, dont le changement climatique récent a déjà altéré le fonctionnement. Des augmentations des taux de mortalité ont été mis en évidence à différents endroits du globe, de même que des évènements de mortalité massifs attribués à des sécheresses de plus en plus fréquentes et intenses. Toutefois, la mortalité d’un arbre est un phénomène multifactoriel. Il est difficile d’évaluer l’importance relative des différents facteurs pouvant conduire à la mort d’un arbre, et notamment l’importance du changement climatique par rapport aux facteurs liés à la dynamique forestière, aux facteurs environnementaux ou encore biotiques. Cette thèse porte sur l’étude des déterminants de la mortalité de fond, qui est la mortalité observée dans un peuplement en l’absence de perturbation extrême, pour les principales espèces forestières européennes. L’ensemble de l’étude a été réalisée à partir des données de l’inventaire forestier de l’Institut national de l'information géographique et forestière (IGN) et de données climatiques de Météo France couvrant la période 1961 - 2015. Dans un premier temps, nous avons modélisé les déterminants de la mortalité de fond pour 43 espèces d’arbres représentatives des forêts tempérées européennes. Nous avons utilisé les relevés de 372.974 arbres dont 7.312 arbres morts. Les facteurs liés à la compétition, au stade de développement des arbres, à la structure et composition du peuplement et à l’intensité des travaux sylvicoles expliquent 85% de la mortalité récente modélisée, et les facteurs environnementaux (sol et conditions climatiques moyennes) 9%. Les augmentations de températures et baisses de précipitations entre la période contemporaine du relevé et la période 1961 – 1987 jouent un rôle pour 45% des espèces, expliquant 6% de la mortalité modélisée. Ensuite, nous nous sommes intéressés au lien entre la position des arbres le long des gradients environnementaux (température et précipitations) et la sensibilité aux changements de températures et de régimes de précipitations. Nous avons mis en évidence, pour 9 espèces sur 12, une exacerbation de la mortalité due aux augmentations de température et baisses de précipitations récentes lorsque celles-ci sont combinées à des conditions climatiques moyennes chaudes et sèches. Ces résultats mettent en évidence une vulnérabilité exacerbée pour les arbres évoluant vers les limites chaudes et sèches de leur aire de distribution. Enfin, nous avons cherché à évaluer le lien entre la sensibilité au changement climatique et le statut social et la taille moyenne des arbres. Nos résultats indiquent que les arbres dominés sont plus sensibles aux augmentations de températures que les arbres dominants. A l’inverse, les arbres dominants apparaissent plus sensibles aux baisses de précipitations, avec un effet maximal atteint pour les arbres dominants de gros diamètre. Globalement, nos résultats indiquent que la mortalité due aux augmentations de températures ou aux diminutions de précipitations est nettement plus importante pour les arbres dominés que pour les dominants, et que le statut social de l’arbre joue un rôle plus important que la taille de l’arbre.Ces travaux ont permis de mettre en évidence l’existence d’un lien entre les augmentations de températures, les baisses de précipitations récentes et les taux de mortalité observés en forêt sur près de la moitié des espèces arborées de la forêt française. Ils ont également permis de démontrer que ces effets étaient exacerbés sur les arbres évoluant à proximité des limites chaudes de leur aire de distribution. Enfin, ils ont permis d’évaluer les différences de sensibilité au changement climatique en fonction du statut social et de la taille des arbres. Ces résultats permettent de mieux comprendre l’impact des changements climatiques sur les forêts françaises et européennes, contribuant à mieux anticiper leurs effets.

L’étude et la caractérisation biologique et morphologique des formes d’humus constituent des éléments importants pour la connaissance de l’évolution des écosystèmes forestiers. La composition du couvert forestier influe à court terme sur la nature et la qualité des couches supérieures de l’humus., Studies of humus forms appear to be important to understand the dynamic of ecosystems and the forest potentiality under different vegetation. The composition of the vegetation and the organic matter rapidly have an influence on the nature and the quality of the upper layers of the organic horizons., Annales Scientifiques du Limousin, Tome 21 | 2010

We examined how fire hazard was affected by prescribed burning and fuel recovery over the first six years following treatment. Eight common Mediterranean fuel complexes managed by means of prescribed burning in limestone Provence (South-Eastern France) were studied, illustrating forest and woodland, garrigue and grassland situations. The coupled atmosphere-wildfire behaviour model FIRETEC was used to simulate fire behaviour (ROS, intensity) in these complex vegetations. The temporal threshold related to the effectiveness of prescribed burning in reducing the fire hazard was assessed from derivated fuel dynamics after treatment. The study showed that prescribed burning treatment was effective for the first two years in most of the Mediterranean plant communities analysed. Thereafter, all forests and shrublands were highly combustible with a fire line intensity of more than 5000 kW/m except for pine stands with or without oak (medium intensity of 2000 kW m −1 3 years after treatment). Low fire line intensity (900 kW m −1 ) was obtained for grassland which was entirely treatment-independent since the resprouter hemicryptophyte, Brachypodium retusum , is highly resilient to fire. Fire behaviour was greatly affected by fuel load accumulation of Quercus ilex in woodland, and by standing necromass of Rosmarinus officinalis in treated garrigue. Pure pine stands with shrub strata similar to garrigue showed a lower fire intensity due to wind speed decrease at ground level under tree canopy, underlining the advantage of maintaining a proportion of canopy cover in strategic fuel-break zones.

Global environmental changes may lead to a modification of abiotic factors and biological diversity. The production function in forest ecosystems has the particularity to be both subjected to, and a regulator of, these environmental changes. Understanding how forest productivity is driven by species diversity and environmental factors is therefore a critical issue. This PhD thesis studies how tree species mixture affects their productivity along edaphic and climatic gradients. Based on an approach using both an original dataset and the national forest inventory dataset, I focused on five major species of European forests in pure and two-species forests: Quercus petraea, Pinus sylvestris, Fagus sylvatica, Abies alba and Picea abies. In lowlands, abiotic factors had little impacts on the outcome of tree species mixture on productivity. In addition, the effect of tree species mixture was determined by the shade tolerance of companion species. In highlands, the positive effects of tree species mixture were strongest when the abiotic factors were the most limiting for growth. These results highlight the importance of considering abiotic factors and the functional characteristics of species as drivers of the effect of biological diversity on ecosystem functions., Les changements environnementaux à l’échelle globale peuvent se traduire par une modification des conditions abiotiques et de la diversité biologique. La fonction de production des écosystèmes forestiers a la particularité d'être à la fois soumise à, et régulatrice de ces changements environnementaux. Il apparaît alors primordial de comprendre la manière dont la diversité en essences et les facteurs abiotiques exercent le contrôle de cette fonction. Au cours de mes travaux j’ai étudié la variation de l'effet du mélange d’essences sur leur productivité dans un contexte climatique et édaphique changeant. Grâce à une double approche, basée sur des données locales et des données de l'Inventaire forestier national, je me suis concentrée sur cinq espèces forestières européennes majeures en peuplements purs et bispécifiques : Quercus petraea, Pinus sylvestris, Fagus sylvatica, Abies alba et Picea abies. En plaine je montre que l'effet du mélange d’essences varie peu avec les facteurs abiotiques. De plus cet effet est déterminé par la tolérance à l'ombrage de l'espèce accompagnatrice. En montagne l’effet du mélange d’essences sur leur productivité est plus fort et positif lorsque les facteurs abiotiques sont les plus limitants pour la croissance. Ces résultats illustrent l’intérêt d'intégrer les facteurs abiotiques et les caractéristiques fonctionnelles des espèces comme déterminants de l'effet de la diversité biologique sur les fonctions de l'écosystème.

Nonlinear mixed-effects-models are applied successfully to estimate the cambial age of juvenile-mature wood transition in Scots pine sample trees from slow-grown stands. Till now segmented regression models are applied separately for each pith-to-bark-profile of wood density. The nonlinear mixed-effects-model overcomes this limitation while consistently and efficiently estimating the transition point for the whole sample. Furthermore standard errors can be calculated and impacts of stand and tree variables on the shape of pith-to-bark-curves can be tested. Mean ring density, earlywood, and latewood density profiles from 99 trees were determined by X-ray densitometric analysis of disks taken at 4-m stem height. The cambial age of transition from juvenile to mature wood is described according to nonlinear mixed-effects-models based on latewood density profiles. The time-series nature of the data are taken into account. The segmented quadratic-linear model shows the transition at cambial age of 21.77, which vary with the probability of 0.95 within the interval of [18.31; 26.85]. Impacts of tree variables or stands on the location of the transition point were not found, but impacts of stands on the shape of pith-to-bark-curves., Des modèles mixtes non linéaires ont été utilisés avec succès afin d'estimer l'âge (compté depuis la moelle) du passage bois juvénile-bois adulte pour des pins sylvestres provenant de peuplements à croissance lente. Jusqu'à présent, des modèles de régression segmentés étaient ajustés individuellement à chaque profil de densité du bois de la moelle à l'écorce. Le modèle mixte non linéaire permet de dépasser cette limitation en estimant de manière efficace et cohérente l'âge du point de passage pour l'ensemble de la population échantillonnée. En outre, des variances peuvent être estimées et les impacts des peuplements et des caractéristiques des arbres sur la forme des profils de densité du bois de la moelle à l'écorce peuvent être testés. À cette fin, les profils de densité moyenne de cerne, de densité du bois initial et de densité du bois final de 99 arbres ont été mesurés par exploration microdensitométrique de clichés radiographiques obtenus à partir d'échantillons prélevés dans des disques découpés à 4 mètres de hauteur. L'âge compté depuis la moelle du passage bois juvénile-bois adulte a été identifié à partir de modèles mixtes non linéaires appliqués aux profils de densité du bois final. La nature longitudinale des données a été prise en compte. Le modèle segmenté linéaire quadratique retenu permet d'identifier un âge moyen de passage du bois juvénile au bois adulte de 21,77 ans assorti d'un intervalle de confiance à 5 % de 18,31 à 26,85 ans. Si les impacts des variables "caractéristiques des arbres" et "peuplement" sur l'âge de passage bois juvénile-bois adulte n'ont pas été identifiés comme significatifs, le peuplement est apparu avoir un effet sur la forme des courbes d'évolution de la moelle à l'écorce du caractère considéré.

International audience; Allozyme diversity of natural and introduced cypress stands in Morocco: consequences for management of genetic resources. For the purpose of managing Cupressus atlantica natural genetic resources in Morocco, diversity among 9 provenances from 3 cypress species (Cupressus atlantica and 2 introduced species: C. sempervirens and C. arizonica) was studied using seven enzymatic systems. Mean allele number per locus (A) ranged from 2.0 in C. atlantica and C. arizonica to 1.7 in C. sempervirens. Genetic diversity was high (He = 0.29 in C. atlantica; 0.27 in C. sempervirens and 0.33 in C. arizonica) but heterozygote deficiencies were observed. C. atlantica provenances exhibited a low differentiation (GST = 0.013). The high interspecific differentiation (GST = 0.279) was due to the distance between the 2 Mediterranean cypresses (C. atlantica and C. sempervirens) and the Arizonica cypress. Two enzymatic systems (GOT et SOD) strictly differentiated these 2 origins and could be used for introgression monitoring. Advice for preserving and using C. atlantica genetic resources and for reducing the degradation of these natural stands are proposed.; Dans une perspective de gestion des ressources génétiques naturelles du cyprès de l'Atlas au Maroc, la diversité de 9 provenances appartenant à trois espèces (Cupressus atlantica endémique et 2 espèces introduites : C. sempervirens et C. arizonica) a été évaluée à l'aide de sept systèmes enzymatiques. Le nombre moyen d'allèles par locus (A) varie de 2,0 chez C. atlantica et C. arizonica à 1,7 chez C. sempervirens. La diversité génétique est importante (He = 0,29 pour C. atlantica ; 0,27 pour C. sempervirens et 0,33 pour C. arizonica) mais un déficit généralisé d'hétérozygotie a été constaté. Les provenances de C. atlantica s'avèrent peu différenciées (GST = 0,013). Au niveau inter-spécifique, la forte divergence entre les espèces (GST = 0,279) est due à l'éloignement entre les deux cyprès méditerranéens (C. atlantica et C. sempervirens) et le cyprès de l'Arizona. Deux systèmes enzymatiques (GOT et SOD) différencient strictement les espèces méditerranéennes de l'espèce américaine et permettront de suivre d'éventuelles introgressions. Des recommandations sont formulées afin de préserver et valoriser la diversité génétique des populations de cyprès de l'Atlas et de limiter la dégradation de ces peuplements naturels.

The objective of this work is to compare anatomical measurements to wood density variations within annual rings of three major softwood species, Norway spruce, Scots Pine and Silver Fir. The six selected annual rings were sampled within a database of thousand microdensitometric profiles measured on wood samples collected in Finland and France. Each of the six studied annual rings represents one average profile of wood density for a given age class and age ring width. The dimensions of the tracheids are performed in the radial-tangential plane by using two different planimetric methods. The wood density profile within each ring is calculated simply by the mean of the tracheid dimensions and by using a constant value for the cell wall density. We have verified that the knowledge of the (i) tracheid geometry and (ii) the usually admitted value of the cell wall density allows us to calculate intra ring wood density profiles which are similar to the X-rays wood density profiles in terms of variations but very different in average. Thus it appears necessary to calibrate by using an apparent cell wall density varying inside the rings and being far weaker than the effective cell wall density of 1460 kg/m³ as it is usually admitted in the literature, L’objectif de ce travail est comparer des mesures anatomiques à des mesures de variations de densité du bois à l’intérieur de cernes annuels pour trois essences résineuses importantes, l’épicéa commun, le sapin pectiné et le pin sylvestre. Les cernes sélectionnés sont choisis dans un échantillon de plusieurs milliers de cernes prélevés dans des arbres en France et en Finlande. Chaque cerne étudié représente pour une essence le profil moyen de densité d’une classe d’âge compté depuis la moelle et d’une classe de largeur de cerne. Les caractéristiques géométriques des trachéides sont mesurées par deux méthodes planimétriques différentes dans le plan radial-tangentiel. Le profil de densité du bois est calculé simplement à partir des dimensions des trachéides et de la densité de la matière ligneuse. Pour que le profil calculé de densité du bois corresponde au profil obtenu par microdensitométrie nous avons montré qu’il est nécessaire faire varier le facteur de calibration, appelé densité apparente de la paroi cellulaire, à l’intérieur des cernes avec des valeurs bien plus faibles que 1460 kg/m³, la valeur habituellement utilisée dans la littérature

Biofuel revival could be a great opportunity for the chemical pulp industry to widen the range ofits products made from wood. This thesis deals with the integration of a softwood hemicelluloseextraction step prior to the Kraft pulping process in order to produce both cellulose fibres andbioethanol.In this study the experimental work covers the entirety of the process: from the extraction ofmore than half of the hemicelluloses from wood either by autohydrolysis or dilute acid hydrolysis tothe production of bleached cellulosic fibres as well as ethanol from fermentated wood hydrolyzates.Prehydrolyzed wood and their subsequent pulps stood out by their excellent delignification abilityduring Kraft cooking and oxygen bleaching. Quantitative analysis of the main constituants of thepulps showed why prehydrolysis leads to decreased Kraft pulp yields (extra lignin loss andhemicelluloses loss including xylans). A range of hypotheses to explain the good delignificationability of prehydrolyzed wood Kraft pulps during oxygen bleaching was narrowed to one by Kraftlignin analysis.The overall results of the hemicellulose extraction prior to Kraft pulping as it has been defined inthis study showed that from 100 kg of softwood, 27 to 36 kg of bleached cellulosic fibres and 6litres of ethanol could be produced. The bleached cellulosic fibres are of great interest for dissolvingpulp or cellulose nanocrystals production., Le renouveau des biocarburants pourrait être aussi celui de l’industrie chimique de la pâte àpapier, en diversifiant l’éventail des produits fabriqués à partir de bois. Cette étude porte surl’intégration d’une extraction des hémicelluloses du bois au procédé Kraft dans le cadre d’une coproductionde fibres cellulosiques et de bioéthanol.Le travail expérimental de cette étude balaie l’ensemble du procédé depuis l’extraction de plus dela moitié des hémicelluloses de bois de résineux, par autohydrolyse ou par hydrolyse à l’acidedilué, jusqu’à la production de fibres cellulosiques blanchies et d’éthanol obtenu par la fermentationdes hydrolysats.Les pâtes de bois préhydrolysé se sont distinguées par de très bonnes aptitudes à ladélignification lors de la cuisson Kraft et lors du blanchiment à l’oxygène. Une analyse desconstituants des pâtes de bois préhydrolysé a permis de comprendre pourquoi la préhydrolyseconduit à une diminution du rendement de cuisson (perte de lignine et de la totalité deshémicelluloses dont les xylanes). L’analyse des lignines de pâtes écrues de bois préhydrolysé apermis d’émettre une hypothèse quant à l’excellente aptitude de ces pâtes à la délignification lorsdu blanchiment à l’oxygène.En définitive, l’intégration d’une extraction des hémicelluloses à une usine Kraft telle qu’elle estproposée par cette étude permet d’obtenir à partir de 100 kg de bois de résineux, 27 à 36kilogrammes de fibres cellulosiques blanchies et jusqu’à 6 litres de bioéthanol. Ces fibrescellulosiques blanchies présentent des caractéristiques attrayantes pour la production de cellulose àusage chimique ou de nanocristaux de cellulose.

Roots of young Norway spruce seedlings were incubated under hydroculture conditions in a synthetic nutrient medium containing either 3H-isopentenyladenosine, isopentenyladenosine or zeatin riboside. When feeding with 3H-isopentenyladenosine a new radiaolabelled metabolite was found in the feeding solution as well as in root extracts. Isopentenyladenosine and zeatin riboside were metabolised and for both compounds an unknown metabolite was detected in the feeding solution. The metabolites were purified by solid phase extraction, HPLC and partially characterised. A major characteristic of the metabolites is their reactivity in the presence of NH4OH, which results in the formation of the cytokinin bases isopentenyladenine or zeatin, respectively. UV-spectra and the chemical characteristics indicate that the new metabolites are closely related. The GC-MS analysis revealed, that the metabolites are true derivatives of isopentenyladenine and zeatin. The biogenesis of the new metabolites is discussed with regard to plant microbial interactions.

National audience; Que peuvent faire les arbres forestiers et leurs écosystèmes en réponse aux changements climatiques qui s’installent sur la longue durée ? Comme tous les organismes vivants, ils peuvent mettre en place trois grandes stratégies : s’acclimater, s’adapter et/ou fuir. Dans cet article, l’auteur nous décrit les différents mécanismes d’adaptation génétique et propose de réfléchir à des pratiques sylvicoles permettant une gestion adaptative de la forêt méditerranéenne

Il n'existe pas, en France, aujourd'hui, d'études scientifiques permettant d'établir un lien statistique entre incendies de forêt et changements climatiques. Pourtant lors de saisons météorologiques exceptionnelles, les dispositifs de prévention et de lutte ont montré leur limite. Seule l'Espagne a réalisé une étude rétrospective des statistiques des incendies confrontées aux enregistrements climatiques, qui montre des modifications du régime des incendies déjà à l' uvre, liées à une augmentation du risque météorologique feu de forêt.

22 annexes. 25 p. Diplôme : Diplôme d'Ingénieur Forestier; Le pin de Salzmann, Pinus nigra ssp. salzmannii, est une sous-espèce de pin noir endémique de l’Espagne et du Sud de la France. Son aire de distribution limitée en France fait des peuplements de pin de Salzmann un habitat d’intérêt prioritaire au titre de la Directive Européenne 92/43/CEE (Natura 2000). Dans cette étude, une approche dendroécologique est mise en oeuvre afin de mieux comprendre la réponse du pin de Salzmann aux variations du climat. La variabilité spatiale et temporelle de la réponse de la croissance radiale au climat est comparée d’une part, sur trois populations géographiquement éloignées (Conflent, Gorges du Tarn et Saint-Guilhemle- désert) et d’autre part au sein d’un même peuplement (Saint-Guilhem-le-désert) sur trois stations édaphiquement différentes. Les pins de Salzmann du Conflent présentent une sensibilité marquée au manque de précipitations durant la période de reprise de l’activité cambiale (mars à juin) alors que dans les Gorges du Tarn et à Saint-Guilhem-le-désert, les températures hivernales (février) et automnales de l’année t-1 (octobre) sont corrélées respectivement positivement et négativement à la croissance radiale et expliquent plus de variance que les précipitations. Les pins poussant sur les stations les moins contraignantes édaphiquement présentent une sensibilité aux variables climatiques légèrement diminuée par rapport aux arbres des stations médiocres. Les résultats de cette étude suggèrent que le pin de Salzmann est localement adapté ou présente une forte plasticité de sa croissance radiale lorsque les conditions environnementales changent.

5 annexes, 4 p. Diplôme : Master of Science

International audience; Laricio pine (Pinus nigra J.F. Arn. ssp. laricio (Poiret) Maire var Corsicana Hyl.) is a form of black pine endemic to Corsica, that may now be under threat due to current fire regimes and competition with maritime pine (Pinus pinaster Aiton). This study aimed to compare postfire mortality in laricio and maritime pine in a mixed stand in northwest Corsica. Diameter at breast height, bark char, bole length charred, and tree mortality were measured in 661 trees 9 months after a severe fire. Logistic regressions were used to determine mortality probabilities which, to compare the two species, were expressed in relation to species, age, and species-independent severity indicators. For all ages considered, laricio pine mortality was up to threefold that of maritime pine. The differences between the species were most significant in pines less than 60 years old and exposed to severe conditions. This was mainly due to differences in growth rate between the two species. Considering life history traits, maritime pine appears to be better adapted than laricio pine to the risk of fire. As the frequency of major fires in Corsica is on the increase, constituting a real threat for endemic species, we provide a few management guidelines for conservation of the laricio pine.

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International audience; Context : The thermal dissipation method to measure sap flow in tree stems can be used with cyclic heating to reduce electricity consumption and/or to account for natural temperature gradients. Nevertheless, errors in sap flow estimation can be introduced because the thermal equilibrium has not been reached at the measurement time. Aim: We propose a method to assess this error and to estimate sap flow density. It is based on Granier’s (Ann For Sci, 42:193–200, 1985) non-species-specific calibration. Methods: This work was performed on silver fir trees (Abies alba Mill.) with low sap flux densities (maximum of 0.68 L dm−2 h−1). To estimate the error, we developed a calibration procedure using the experimental set-up in trees. This approach is based on a pair of sensors having similar temporal patterns in sap flux density, one being under cyclic heating while the other is continuously heated. Results: Applying Granier’s calibration without correction led to large errors (relative error reached 200%). After correction, the error was greatly diminished; it was lower than 0.042 L dm−2 h−1 when using short heating cycles (0.5 h). Conclusion: The correction was applicable to all silver fir trees monitored. However, this method can be easily repeated to investigate the validity domain of the correction

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La processionnaire du pin est un des principaux ravageurs des forêts en France. Le réchauffement climatique fait que son aire d’extension évolue en latitude et en altitude. Sa présence de plus en plus dans les zones urbaines et périurbaines fait que le problème initial purement environnemental est actuellement doublé d’un problème de santé publique. La libération par les chenilles de poils urticants provoquent chez l’homme et l’animal des dégâts importants parfois irréversibles. La protection des forêts et des riverains de parcs ornementaux de pins nécessitait plus d’un million et demi de litres de pesticides. De nombreux traitements sont aussi réalisés à partir du sol dans les espaces verts municipaux avec des pesticides. Le traitement sélectif des chenilles processionnaires du pin par le bacille de Thuringe permet de traiter des forêts tout en respectant l’environnement, seule écotoxicité étant l’émission de monoxyde de carbone par les hélicoptères lors des pulvérisations par voie aérienne. Les avancées obtenues par les nouvelles méthodes de lutte alternatives telles que le piégeage de masse des papillons mâles, le piégeage des chenilles ainsi que la régulation des populations par l’enrichissement des sites de nidification des mésanges et autres prédateurs de la chenille montrent bien que la prise en charge a évolué en intégrant bien plus qu’auparavant la notion de protection de l’écosystème et de préservation de l’environnement, The pine processionary caterpillar is one of the principal forest insect pests in France. Global warming is that the extension area of the processional caterpillar evolves in latitude and altitude. His presence more and more in urban and suburban areas that the initial problem is now purely environmental doubled a public health problem. The release by the stinging hairs of caterpillars cause in humans and animals sometimes irreversible damage to important. The protection of forests and park bordering ornamental pine required more than a million and a half liters of pesticides. Many treatments are also made from the ground in municipal green spaces with pesticides. The selective treatment of processionary caterpillar pine by Bacillus thuringiensis can treat forests while respecting the environment. Only ecotoxicity is the issue of carbon monoxide by helicopters during aerial spraying. The progress made by the new alternative control methods such as mass trapping of male moths, caterpillars trapping and population regulation by the enrichment of nesting chickadees and other predators of the caterpillar show that the management has evolved into much more than before integrating the concept of ecosystem protection and preservation of the environment

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National audience; Révolution permanente sur les flancs du Géant de Provence : les essences forestières se déplacent, glissent les unes sous les autres, formant divers mélanges instables, déterminés à la fois par les facteurs stationnels et par la compétition. Deux arbitres dans cette mêlée : le Sylviculteur, qui tire parti autant que possible de ces dynamiques naturelles, en essayant de les orienter, et le Climat, avec une tendance au réchauffement dont les conséquences forestières transparaissent sur le gradient d’altitude des deux versants du Ventoux

6 annexes, 10 p. Diplôme : Master; Les écosystèmes forestiers méditerranéens devraient directement être impacté par les changements climatiques (amplification des sécheresses estivales, multiplication des incendies et des pathogènes). Ces changements entraînent déjà des dépérissements forestiers, surtout pour les espèces situées en limite d’aire de répartition, comme l’est le Sapin pectiné. La mortalité des arbres intervient quand, des agents pathogènes profitent d’arbres affaiblis par les sécheresses successives pour les attaquer et entraîner inéluctablement leur mort. Parmi ces pathogènes, le gui et les scolytes semblent jouer un rôle important dans le dépérissement des sapinières. Notamment, sur le Mont- Ventoux, où nous avons trouvé une corrélation négative entre la baisse de croissance des arbres et la présence du gui (via la biomasse) et des scolytes. Avec la datation de l’âge du gui, nous avons émis l'hypothèse que la baisse de croissance était une conséquence de l’arrivée du gui. Il semble également que les arbres isolés et de grande taille soient plus susceptibles d’être guités. Entre les espèces de scolytes, nous avons observées des exigences différentes concernant la localisation sur l’arbre et le niveau de dépérissement, indiquant un partage de la niche et une diminution de la compétition inter-spécifique. La dynamique des populations de scolytes est fortement liée aux conditions météorologiques : la hausse des températures moyennes et la baisse des précipitations augmente et favorise leur émergence. Dans cette étude, le niveau de population de scolytes semble être élevé car des arbres sains sont touchés, indiquant que les scolytes sont passés du stade de parasite secondaire à celui de primaire. Ce travail confirme que le gui semble former un facteur prédisposant la mortalité du sapin alors que les scolytes forment un facteur aggravant

International audience; The FUEL MANAGER is a CAPSIS module that is devoted to fuel modeling, fuel build-up and fire effect assessment. The CAPSIS platform (http://www.inra.fr/capsis) is a software package designed to host forestry models, either growth and yield or dynamics models. In the FUEL MANAGER, fuel modeling is based on a description of the physical properties of the thin particles (leaves, twigs) involved in fire propagation. Three-dimensional scenes can be built and visualized and different kinds of objects can be added to represent both trees and the undergrowth. Each object contains different data from particles properties (mass to volume ratio, surface to volume ratio of leaves and twigs) to bulk density 3D distributions. Tree description is based on allometric relationships between diameter at breast height and leaves or twig biomasses, tree crown shape models, and horizontal and vertical biomass distributions. The physical properties of the different species are based on empirical models or field data downloaded remotely from an object-oriented database. The 3D scene can also be built from input files with various types of format. The fuel scenes can be exported in a format readable by the fire behavior physically-based model FIRETEC. This model requires fuel data (bulk densities, leaf area and fuel moisture content) spatialized in 3D voxels, at a resolution close to 2m. The FUEL MANAGER also enables to simulate fuel build-up and fuel management. Tree growth models account for the effects of site conditions, stand age and competition between trees, as well as management effects (thinning, pruning). They predict competition-induced mortality and the evolution of tree stem diameter, total height, crown height and width. Fuel treatments can be applied to all or part of the scene to reduce appropriately the local biomass available. Fire effects can be derived from empirical models. Based on a scenario of fire intensity and residence time in the stand, crown scorch, crown kill and damage to bark are computed for each individual tree using a variety of published empirical models. These computed damages are then used to assess the tree mortality probability, based on logistic models. Damages to crown and bole can be visualized in the 3D frame. The FUEL MANAGER is a very promising tool for the investigation of fuel management scenarios. It is based on recent technologies for visualization and scene manipulation and on recent research results for fuel and fire effect modeling

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Les changements climatiques de ces dernières années poussent les gestionnaires forestiers à étudier leurs effets sur les peuplements forestiers. Entre autre, cette interrogation se pose pour les sapinières des zones de montagnes méditerranéennes où des dépérissements ont été notés depuis les années 2000. Le principal objectif de cette étude est de détecter et de cartographier les dépérissements des Sapins pectinés constatés sur le versant Nord du massif du Mont-Ventoux (84), situé dans le Sud de la France. Pour ce faire, la télédétection à haute résolution spatiale est un outil bien approprié puisque qu’elle permet d’observer la répartition spatiale de la végétation sur des périodes relativement longues. Dans cette étude, nous avons exploité une série temporelle d’images SPOT échelonnées sur une période de vingt ans. Les différentes images ont été corrigées en vue d’obtenir un signal spectral du couvert végétal cohérent au cours du temps. Ces corrections sont principalement de deux types : géométriques et atmosphériques. De ce signal, le calcul des indices de végétation (NDVI et RVI) sur l’ensemble des images ont permis de suivre l’évolution de l’état sanitaire des zones sapinières. Les dépérissements constatés dans ces zones par les forestiers sont bien détectés avec les images. En revanche, la méthode développée dans cette étude reste sensible aux différences de précipitations interannuelles qui modifient le comportement du sous-bois et affectent le signal de réflectance, Recent Climate changes led forest managers to examine their effects on forest stands. Among others, this question arises for the Mediterranean and mountainous fir forests where decline is recorded since the 2000s. The main objective of this study is to detect and to map silver fir decline recorded on the northern slopes of Mont-Ventoux (84), located in the South of France. The high spatial resolution remote sensing appears as an adequate tool to spatially monitor forests over long temporal periods. This study is performed by processing a time series of SPOT images over a period of twenty years. Images were geometrically and atmospherically corrected to obtain a consistent spectral output of the canopy over the time. Vegetation indices (NDVI and RVI) were then computed over the period and allowed monitoring the health status of fir areas. Thus, it seems possible to detect the fir decline observed in these areas. However, these results seem to be sensitive to inter-annual rainfall differences that may affect the understory conditions, and therefore, the reflectance signal

This research is a geographical study of reforestation processes, with an emphasis on socio-economic, territorial and landscape changes since the nineteenth century. Our principal interest goes to recently planted forests (les nouvelles forêts) in the Massif Central (France). We studied the differences between intents of the “Fonds Forestier National” (National Wood Founds) project (1946) in Ardeche and the field reality driven by local practitioners. Indeed tree plantations developed more like a response to the urbanisation of the French society, rather than in accordance to the objectives of the “Fonds Forestier National”. Small and medium landowners are a specificity of forests properties in the Massif Central, became of legacies of the traditional peasant. New coniferous forests are part of the new changing territory and society, with new relations between the rural and the urban world. Two examples express this new equilibrium, in Germany with the Black Forest (Germany), and in the Ardeche, with a new way to valorise wood resources., Cette recherche porte sur l'étude d'un processus géographique : la reforestation comme changement majeur d'affectation des sols dans les espaces ruraux depuis le XIXe siècle et ses conséquences humaines, socio-économiques, territoriales et paysagères. Le concept de « nouvelles forêts », utilisé comme un modèle de réflexion, permet d'analyser les mécanismes à l'origine des nouvelles forêts dans le Massif Central. L'étude de la mise en œuvre du Fonds Forestier National (créé en 1946) en Ardèche permet de confronter les réalisations locales à l'esprit de la politique forestière qui visait à satisfaire les besoins en bois de la Nation. Si les hommes ont planté des conifères c'est avant tout comme un pansement face aux transformations que la société paysanne subissait. Les caractéristiques de la petite et moyenne propriété forestière et des propriétaires dans le Massif Central constituent une originalité au sein des sylves françaises, notamment à cause des héritages de la paysannerie. Toutefois, les nouvelles forêts résineuses s'inscrivent dans un contexte sociétal et territorial changeant. Le monde forestier est en pleine mutation et de nouveaux rapports ville / campagne se dessinent. Deux exemples territorialisés permettent de faire progresser la réflexion sur le devenir des nouvelles forêts du Massif Central. Le premier revient sur la réussite économique des nouvelles forêts résineuses en Forêt-Noire (Allemagne). Le second, dans le cadre d'une démarche de réflexion territoriale dans la haute vallée de l'Ardèche, propose des outils pour révéler et faire accéder à l'état de ressource territoriale un potentiel forestier possédé par de nombreux territoires du Massif Central.

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Les données issues de la télédétection couplées à des approches de type système d’information géographique sont d’un grand intérêt potentiel pour l’aménagement forestier. Le but de cette recherche est dans un premier temps de fournir une cartographie utilisable des espèces forestières dominantes à l'échelle du pixel, en utilisant des méthodes éprouvées de la télédétection. Le site d’étude choisi est le versant sud du Mont Ventoux, une montagne méditerranéenne présentant une forte biodiversité forestière. Les travaux relatés dans la première partie ont permis de réaliser des cartographies discriminantes des espèces forestières à partir des données satellitaires (Spot 5) par classification supervisée et non supervisée, en lien avec des relevés terrains. La pertinence de ces méthodes pour la cartographie de la couverture forestière est évaluée et discutée, l'objectif étant d’identifier les conditions optimales en fonction de la résolution spatiale et de la bande spectrale pour la discrimination des espèces forestières majeures du Mont Ventoux. Ce travail nous a ensuite amenés à proposer une méthode originale de mesure de la variabilité de la biodiversité à l'aide de 4 indices classiques : indices de Shannon, de Simpson, de Richesse et de Dominance. L'approche a été appliquée en utilisant deux descripteurs de la biodiversité : l’indice de végétation normalisé (NDVI) et la diversité en espèces forestières. Cette méthode inédite permet, grâce au recours à différentes images de résolutions spatiales imbriquées et à un processus systématique d'agrégation, d’extraire la part de biodiversité (alpha et bêta) due à la structure spatiale, en éliminant l'effet du support spatial, composante déterminante du Modifiable Areal Unit Problem (MAUP). Nous discutons également dans cette recherche de la capacité de notre méthode à extraire, une « échelle pertinente » de mesure de la diversité, Data resulting from the remote sensing coupled to geographical information systems (GIS) are of great potential for forest management. The aim of this research is to design a cartography of the forest species which can be usable for assessing biodiversity at a fine and accurate resolution. The studied site is the southern slope of the “Mont Ventoux”, a Mediterranean mountain presenting a large forest biodiversity. We discriminated forest species using SPOT 5 data, using supervised and non supervised classification techniques. The relevance of these methods for the cartography of the forest cover is evaluated and discussed, the objective being to identify the optimal conditions according to the spatial resolution and the spectral band for the discrimination of the major forest species of the Mont Ventoux. In a second general section, we propose an original method for measuring biodiversity. We estimated spatial biodiversity aspects using 4 indices (Shannon, Simpson, Richness, and Dominance) and two descriptors: the normalized index of vegetation (NDVI) and the forest species diversity. Using various images at different spatial resolutions, a systematic process of aggregation and an original resampling of pixels, we were able to identify the amount of 'real' biodiversity (alpha and beta) variability due to the spatial structure. This new method is probably the first step for eliminating the well-known MAUP (Modifiable Areal Unit Problem), due to the spatial support. Moreover, we discuss our capacity to point out a “pertinent scale” for diversity measurement, concept which is discussed and highlighted according to a few different spatial support shapes and the biodiversity indices we processed

Les invasions biologiques offrent la possibilité d’appréhender des processus écologiques et évolutifs majeurs, se produisant à de larges échelles spatiales et temporelles. La génétique de l’invasion permet ainsi d’étudier les facteurs historiques et évolutifs favorisant l’expansion des espèces introduites. Avec l’aide de marqueurs microsatellites, nous avons analysé la diversité génétique et la structuration géographique de populations de deux insectes Hyménoptères exotiques dans les cédraies françaises: Megastigmus schimitscheki (en expansion géographique) et M. pinsapinis (distribution géographique stabilisée). Nous avons montré que ces deux espèces ont connu un goulot d’étranglement lors de leur introduction. Les données génétiques et historiques ont permis de préciser leurs patrons d’introduction et de dispersion. D’une part, l’invasion par M. schimitscheki semble issue d’un unique point d’introduction, tandis que la diversité génétique observée chez M. pinsapinis reflète de possibles introductions multiples. D’autre part, la dispersion passive par des vents dominants semble être : (i) une voie préférentielle pour la migration des deux espèces, et (ii) responsable des flux de gènes observés à l'échelle régionale. Nos résultats ont également suggéré une part de reproduction sexuée chez M. pinsapinis, connue pour être strictement thélytoque. Ces informations génétiques nous semblent expliquer en partie le succès de l'invasion de Megastigmus dans les cédraies méditerranéennes françaises, Studying biological invasions offers a critical opportunity to assess both ecological and evolutionary processes, across large spatial and temporal scales. Invasion genetics enable the study of historical and evolutionary factors promoting the spread of introduced species. Both genetic diversity and geographical structure of two exotic Hymenoptera insects exploiting French cedar stands, Megastigmus schimitscheki (expanding range) and M. pinsapinis (stabilized range), have been studied using microsatellites markers. We showed that bottlenecks occurred during the introduction of these two species. Genetic and historical data provide a better understanding of their introduction and spreading M. schimitscheki may result from a single introduction, while genetic diversity in M. pinsapinis may suggest potential multiples introductions patterns. Passive spread involving dominant winds appeared to be: (i) a major migration route and (ii) responsible for the observed genes flows at a regional scale. Our results suggest that sexuality may occasionally occur in M. pinsapinis, known to be a strict thelytokous species. Such genetic informations shed a light on critical components of Megastigmus' invasion success in French Mediterranean ecosystems