Dissertations / Theses on the topic 'Limite supérieure de la forêt'

Ce travail est une contribution a la connaissance de l'evolution de la vegetation des hauts versants du cantal au cours de l'holocene. Il se distingue des etudes anterieures par la position altitudinale des sondage, a la limite des etages montagnard et subalpin et au coeur de l7etage subalpin, mais aussi par la finesse horizontale et verticale de leur echantillonnage. Plusieurs sondages effectues dans des tourbieres et dans des sols entre 1260 et 11750 m d'altitude nous ont permis de retenir 14 profils analyses quant a leur contenu en pollens ; en outre 4 sols du versant occidental firent aussi l'objet d'une etude granulometrique et chimique. Apres une description de l'environnement geographique, de l'histoire de la vegetation au cours des temps geologiques et jusqu'a l'actuel, et d'une nouvelle serie de donnees climatologiques de la region etudiees, nous donnons un apercu de la succession temporelle des formations vegetales ayant retenu notre attention et leur etagement. L'etat de la vegetation passee est etablie en rapport avec une etude de la representation pollinique des formations vegetales actuelles, elle donne les resultats suivants : l'abondance de pollens de sapins, qui de nos jours ne sont jamais tres nombreux sous la sapiniere et a l'ecart de celle-ci, constitue une serieuse presomption d'un etat boise durant l'holocene superieur. .
This study is a contribution of the vegetation of the upper sloppe of cantal during the late holocene. It differs from early studies by high altitude borings, corresponding to the limit of "mountain aera" and "subalpine aera" and on the middle of the subalpine aera", but also by the horizontal and vertical fineness of samplings. Several borings realised on bogs and soils between 1260 and 1750 meters have allowed to hold 14 profils analysed for their content of pollens and spores ; besides four soils on the occidental slope are studied through their chimical and sedimentologie aspects. After a description of the geographical environnement, and the vegerationstory during geological times up to now and from a new serie of climatological datas collected from the high altitude of the massif, we can give an outline of temporal succession of vegetal formation and their arangement all along slopes. The study of past vegetation includes direct comparison with modern pollen assemblages, it shows the followings results : the abondunce of fire and beech pollens which are hever very numerous today under fir plantations and aside it constitutes a serious presumption for wooded conditions during the. .

Dans les Pyrénées centrales, le vallon d'Estibère fait l'objet de travaux actuo- et paléoécologiques visant à reconstituer les fluctuations de la limite supraforestière au cours des 15000 dernières années. Dans la première partie, nous présentons les principaux éléments physiques et biologiques de la région d'étude. La deuxième partie vise à vérifier dans l'actuel s'il est possible de définir la limite supraforestière en terme de pluie pollinique. Trois transects altitudinaux ont été effectués (80 spectres polliniques et relevés floristiques). La comparaison des pourcentages polliniques et des taux de recouvrement des espèces vgtales permet d'estimer la représentation pollinique des principaux taxons et de dfinir les différentes composantes de la pluie pollinique actuelle. L'étude de cinq marqueurs de la limite supraforestière permet de mettre en évidence des valeurs seuils capables de différencier les formations forestières subalpines des formations vgtales ouvertes des niveaux supérieurs. .
In the central Pyrénées, the Estibère valley is the subject of actuo- and paleoecological work aiming to reconstruct timberline fluctuations during the last 15000 years. In the first part, we present the main physic and biologic elements of the study area. The aim of the second part is to verify in actual whether it's possible to caracterize the timberline in term of modern pollen rain. Three altitudinal transects are presented (80 modern pollen spectra and floristic inventory). .

La position de la limite supérieure forestière marquant la transition entre la forêt et la pelouse alpine en montagne est théoriquement régie par les températures. Cependant, sa réponse au réchauffement climatique actuel est complexe et non uniforme. Les conséquences de cette dynamique soulèvent des enjeux écologiques et socio-économiques importants. Cette thèse se concentre sur la partie orientale des Pyrénées pour démêler les interactions entre les facteurs potentiels et la dynamique de la limite supérieure forestière. L’hypothèse centrale de la thèse est que la hiérarchie des facteurs influençant la dynamique, qu’ils soient d’origine climatique ou anthropique, varie en fonction de l’échelle d'analyse. Pour tester cette hypothèse, une méthodologie combinant la géomatique via une cartographie diachronique à l’échelle de l’ensemble de la zone étudiée, des analyses statistiques régionales des facteurs potentiels, et des analyses locales via des relevés naturalistes sur le terrain, a été employée. Quatre résultats majeurs ont émergé de ces analyses : (i) l’abaissement altitudinal de la limite forestière par rapport à son altitude théorique ; (ii) la complémentarité des indicateurs de la dynamique au-delà du seul changement d’altitude ; (iii) la multidimensionnalité de la dynamique selon l’indicateur et l’échelle considérée et (iv) la multiscalarité de la dynamique où les contextes locaux influent de manière variable. Ces résultats confirment l’hypothèse centrale de la thèse et relativisent les effets du climat aux échelles régionales et locales
The position of the upper forest limit, which delineates the transition between forested areas and alpine grasslands in mountainous regions, is theoretically determined by temperatures. However, its response to current climate warming is intricate and heterogeneous, carrying significant ecological and socio-economic implications. This thesis focuses on the Eastern Pyrenees to unravel the interactions between various potential factors and the dynamics of the upper forest limit. The central hypothesis suggests that the hierarchy of influencing factors, whether climatic or anthropogenic, varies depending on the scale of analysis. To test this hypothesis, a methodology combining geomatics for diachronic mapping at the scale of the entire study area, regional statistical analyses of potential factors, and local field surveys has been employed. Four major results have emerged from these analyses : (i) the lowering of the forest limit altitude compared to its theoretical altitude; (ii) the complementary nature of dynamic indicators beyond mere altitude changes; (iii) the multidimensionality of the dynamic depending on the indicator and scale considered; and (iv) the multiscale nature of the dynamic, where local contexts variably influence outcomes. These findings confirm the central hypothesis of the thesis and shed light on the relative effects of climate at regional and local scales

Cette etude s'insere dans un programme de recherche pluridisciplinaire intitule histoire, evolution et dynamique des limites supraforestieres en relation avec des changements climatiques et l'action de l'homme. Le site des gorges de saint pierre a ete choisi car il constitue, pour les forets des alpes du sud, un veritable modele sur lequel on peut suivre le role des facteurs climatiques et anthropiques dans la dynamique de recolonisation forestiere en altitude, pour la periode recente. La presence sur le site de tres vieux melezes et sapins capables de fournir des series de cerne longues de plusieurs centaines d'annees, a permis d'appliquer le modele de la periode recente aux siecles passes. Cinq populations d'arbres pluricentenaires (1 de sapins et 4 de melezes) et cinq populations d'arbres jeunes (moins de 100 ans) issus des reboisements effectues au debut du xxeme siecle ont ete echantillonnees. Les relations arbres-climat et arbres-homme sont recherchees a travers l'analyse des signaux de haute, moyenne et basse frequence presents dans les longues chronologies de cernes. Un bilan des reboisements est dresse en s'appuyant a la fois sur l'exploitation de documents cartographiques et historiques et sur une analyse dendrochronologique des jeunes peuplements. L'ensemble de ces resultats permet de faire le point sur les fluctuations passees de la limite supraforestiere et les potentialites actuelles de la foret. Les variations passees de la limite superieure de la foret sur les versants des gorges de st pierre sont exclusivement attribuables a l'homme. Les tendances climatiques, meme si elles sont enregistrees dans les cernes des arbres en place, en semblent pas avoir d'influence sur l'extension de la foret en altitude au pas de temps seculaire l'echec relatif des reboisements aux plus hautes altitudes du site, et ce malgre des conditions de croissance globalement plus favorables qu'aux siecles precedents, laisse a penser que le facteur limitant l'extension de la foret pourrait etre edaphique voire topographique. Une extension de la foret de melezes en altitude parait peu probable sur les versants des gorges de st pierre. Par contre, vers 1800 m d'altitude, les sapins, qui semlbent posseder un potentiel de croissance plus eleve qu'au xviieme siecle, tendent a sortir des espaces que leur avaient attribues les forestiers, pour aller envahir les melezins. Si une telle evolution devait se poursuivre, elle pourrait aboutir a la disparition progressive du melezin pur au profit d'une sapiniere.

Une etude dendroecologique est menee sur les quatre coniferes constituant la limite superieure de la foret dans les alpes francaises : l'epicea commun (picea abies (l. ) karst), le meleze d'europe (larix decidua mill. ), le pin cembro (pinus cembra l. ) et le pin a crochets (pinus uncinata mill. Ex mirb. ). La zone d'etude couvre quatre regions : belledonne (alpes externes), la moyenne-tarentaise (alpes intermediaires), la haute-maurienne (alpes internes du nord) et le brianconnais (alpes internes du sud), situees le long de gradients croissants d'aridite estivale, de continentalite hydrique et de temperature. Au total, 37 populations de 12 arbres dominants sont echantillonnes en adret et en ubac, sur substrats carbonates et non carbonates. La croissance radiale est globalement plus rapide en moyenne-tarentaise et plus lente dans le brianconnais. Des differences specifiques importantes sont egalement observees : croissance radiale plus forte pour l'epicea et le pin cembro, rythmes propres a chaque espece, hauteurs dominantes plus elevees pour l'epicea et le meleze. L'etude des relations cernes-climat (correlations simples, fonctions de reponses, annees caracteristiques) met en evidence des comportements specifiques distincts : epicea tres sensible au manque de chaleur durant la saison de vegetation et a l'aridite de l'ete precedant la formation du cerne, meleze favorise par la chaleur en juin, pins craignant avant tout l'aridite de l'ete precedent. Le contexte bioclimatique influence plus la reponse des arbres que les conditions stationnelles sauf pour le pin a crochets qui se montre tres reactif a l'exposition. Enfin, l'etude des tendances a long terme revele une derive positive de la croissance depuis le milieu du 19#e#m#e siecle pour les quatre especes notamment pour les cernes d'age cambial jeune. Cette derive est plus forte pour l'epicea, plus marquee dans les alpes externes et intermediaires et semble liee a une augmentation des temperatures minimales.

Ce travail concerne l'interpretation des donnees de dynamique acquises pendant les experiences decafe (dynamique et chimie de l'atmosphere en foret equatoriale) a l'interieur et au-dessus des forets tropicales denses humides congolaises sur un site homogene (nord-congo) et un site montagneux (mayombe dans le sud-congo). Il a pour but de caracteriser les echanges entre la foret et l'atmosphere en saison seche. Sous le couvert, l'approche par l'etude du bilan d'energie montre que les apports et les deperditions sont faibles (20 a 30 w m#-#2) ; pendant le jour, c'est la couche limite atmospherique (cla) qui apporte de l'energie a la foret ; la nuit, la foret restitue l'energie a l'atmosphere. Le cycle diurne thermodynamique de l'air se caracterise par une onde thermique diurne qui peut etre interpretee en terme d'echanges. La theorie de la diffusion appliquee a l'onde diurne thermique permet de determiner un coefficient d'echanges. Pour nos campagnes de mesures, il varie entre 0,05 et 0,4 m#2 s#-#1. Au-dessus de la foret, l'interpretation des bilans d'eau et de chaleur dans la cla est faite avec un modele unidimensionnel ou tous les termes de flux et d'entrainement sont explicites. La comparaison modele-observations indique un refroidissement de la cla l'apres-midi consecutif a un entrainement important de l'air sec de l'atmosphere libre (al) vers la cla. Les vitesses d'entrainement trouvees sont en accord avec les flux d'ozone et de methane. L'evolution diurne des echanges foret-atmosphere sur les deux sites de mesures presente des caracteristiques analogues. L'amplitude des phenomenes est plus reduite dans le mayombe a cause de la couverture nuageuse persistante

Les etapes majeures de la dynamique vegetale au cours des 15 derniers millenaires sont presentees en soulignant le role des differents facteurs geographiques, climatiques et historiques. L'etude est basee sur le choix de 17 petits lacs et tourbieres regulierement etages entre 340 m et 2370 m dans une aire restreinte (50 km60 km), incluant l'extremite septentrionale du massif de belledonne, le massif de la vanoise et le massif de beaufort, et secundo sur l'association de l'etude pollinique des sediments (dont 30 niveaux ont fait l'objet de datages #1#4c), et d'une recherche de macrorestes. Cette approche methodologique a permis de montrer: l'effet precoce de l'altitude sur la dynamique vegetale des le dryas ancien; la sur-representation des pins au-dessus de 1330 m et l'absence de macrorestes au-dessus de 1000 m, infirmant l'existence d'une pinede d'altitude pendant l'optimum climatique tardiglaciaire; la variabilite de l'enregistrement de la pejoration climatique du dryas recent en fonction de l'altitude, soulignee par le developpement a basse altitude des aulnes (alnus glutinosa et alnus incana). Cette decouverte implique une reinterpretation des diagrammes polliniques de basse altitude des regions voisines et une correction du schema de repartition paleogeographique du genre alnus; le developpement optimal de betula au debut de l'atlantique entre 1500 m et 1800 m et la presence de pinus aux altitudes superieures et dans les sites internes a partir de l'atlantique; la mise en place recente (subatlantique) de l'etagement actuel de la vegetation resultant d'une substitution d'abies et de pinus respectivement par picea et larix. Au total, l'etude des variations locales de la dynamique vegetale a l'echelle du massif s'impose avant toute comparaison entre regions. Dans cette optique, le datage des macrorestes vegetaux terrestres par a. M. S. Presentant le double avantage de dater la presence effective d'une espece et de minimiser les distorsions liees au datage de sediment, doit etre preconise

Dans un contexte de réchauffement climatique, il est prédit que les aires de répartition des espèces autant végétales qu’animales se déplaceront plus au nord ou vers de plus hautes élévations. Cependant, cette prédiction présume que le climat est la variable clé qui détermine la limite de répartition des espèces. Puisque plusieurs autres facteurs environnementaux tels que les interactions biotiques, la topographie et les caractéristiques du sol peuvent aussi contrôler les limites de répartition des espèces ; départager l’effet de ces facteurs environnementaux de l’effet du climat quant à contrôler les limites de répartition des espèces permettra de mieux comprendre l’impact du réchauffement climatique sur les espèces et d’affiner les prédictions sur le déplacement futur des aires de répartition des espèces. Ce mémoire évalue le rôle que joue le climat quant à déterminer la croissance radiale à limite de répartition supérieure de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) et du bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.) le long d’un gradient d’élévation au parc national du Mont-Mégantic. Si le climat est le facteur principal contrôlant la croissance à limite de répartition supérieure de ces deux espèces, nous prédisons qu’à haute élévation, la sensibilité de la croissance face au climat devrait être plus forte qu’à basses élévations. Pour tester cette prédiction, 62 érables à sucre et 72 bouleaux jaunes ont été échantillonnés le long de quatre flancs de montagne couvrant ainsi l’aire répartition de chacune des deux espèces. Chaque site d’échantillonnage était séparé par 50 mètres d’élévation et à chaque site, trois arbres par espèces appartenant à trois différentes classes de diamètres soit petit (15-25 cm), moyen (29-35 cm) et grand (> 40 cm), ont été échantillonnés lorsque présents. À l’aide de méthodes dendroécologiques, des modèles de croissance-climat qui corrèlent chaque cerne de croissance d’un arbre à des variables climatiques de l’année courante et de l’année d’avant sa formation ont été développés. De cette façon, il a été possible de quantifier le niveau de sensibilité de la croissance face au climat pour chacun des arbres. Pour l’érable à sucre, les résultats ont montré que la sensibilité de la croissance au climat diminuait aux limites de répartitions et était maximale à moyennes élévations. Pour le bouleau jaune, la sensibilité au climat n’a pas varié de manière significative avec aucune des variables testées (élévation, topographie, indice de compétition). Spécifiquement, les températures maximales d’été affectent négativement la croissance des érables à sucre de basses élévations alors qu’elles affectent positivement la croissance des érables à sucre de moyennes et hautes élévations. Toutefois, l’effet des températures maximales d’été n’est pas plus important pour la croissance entre les arbres de moyennes et hautes élévations puisque les intervalles de confiances autour des coefficients calculés à partir des modèles de croissance-climat se chevauchent. Ces résultats sont en contradiction avec l’hypothèse générale que la sensibilité de la croissance face aux variations annuelles du climat est plus forte à la limite de répartition des espèces et pourrait suggérer que le climat n’est pas toujours la variable clé qui détermine la limite de répartition des espèces. Toutefois, n’ayant pris en compte aucun paramètre démographique il reste difficile de déterminer si la limite géographique des deux espèces à l’étude est principalement sous contrôle climatique. Pour sûr, notre étude suggère que dans le contexte de réchauffement climatique, la croissance des arbres de basses élévations est susceptible de diminuer alors que la croissance des arbres de moyennes et hautes élévations pourrait augmenter. Cependant, la capacité des deux espèces (particulièrement le bouleau jaune) à migrer vers de plus hautes élévations afin de suivre le réchauffement climatique est susceptible de dépendre autant des variables non climatiques que des variables climatiques.

Le blazar Mrk 501 possède un spectre d'émission non thermique présentant deux composantes. La première, dominant entre le domaine radio et celui des rayons X, correspond à l'émission synchrotron du jet magnétisé, tandis que l'origine de la seconde, dans le domaine gamma de haute énergie, demeure encore sujette à discussion. Jusqu'en 1999, ce dernier domaine d'énergie n'avait été couvert qu'entre 100 MeV et 4 GeV, ainsi qu'au-dessus de 300 GeV. La mise en place de l'expérience CELESTE a comblé la fenêtre d'énergie manquante : observation de l'émission Tcherenkov produite par les rayons gamma d'énergie entre 50 et 350 GeV pénétrant l'atmosphère. Source variable, Mrk 501 a ainsi été observée en 2000 et 2001, détectée en 2000 avec calcul de son flux permettant de contraindre les modèles d'émission à haute énergie.
Cette thèse présente la démarche effectuée jusqu'à la détection de Mrk 501 : dans un premier temps, par la validation de l'analyse utilisée sur des observations de la nébuleuse du Crabe, chandelle standard des télescopes Tcherenkov atmosphériques ; puis la détermination des coupures d'analyse, dépendantes de la région du ciel pointée, à partir d'observations du blazar Mrk 421, de même déclinaison que Mrk 501, dont la forte activité permet une détection claire. Enfin, des simulations, tenant compte de la qualité de l'atmosphère et améliorées pour mieux reproduire le détecteur, ont permis d'établir la surface effective de l'instrument pour en déduire le flux de Mrk 501 entre avril et juin 2000. Ce flux a été comparé avec un modèle d'émission de type synchrotron self-Compton et avec des données prises en rayons X. Elles indiquent que Mrk 501 apparaissait légèrement plus actif durant cette période par rapport au reste de l'année et à l'année 2001. Une limite supérieure au flux est calculée pour l'ensemble des autres mesures. C'est une première mesure dans le domaine d'énergie 50 - 350 GeV (gamme représentant les limites en énergie pour lesquelles le taux de comptage, c'est-à-dire la convolution du spectre de l'astre avec la surface effective de collection de l'instrument, se révèle supérieur à 20 % du maximum de comptage). Elle apporte des contraintes sur la position du maximum d'émission Compton inverse et tend à favoriser, dans ce cas précis, des processus d'émission X et gamma par deux populations d'électrons différentes (la variation dans le domaine X est faible comparée à celle du domaine gamma).

Basée sur la reconversion de la centrale solaire THEMIS (Pyrénées Orientales françaises) en télescope pour l'astronomie gamma, CELESTE est la première expérience à explorer le spectre électromagnétique entre 10 GeV et 300 GeV et à relier ainsi le domaine des satellites à celui des imageurs au sol. Ce domaine d'énergie est particulièrement important pour les pulsars. En effet, aucun des six pulsars gamma haute énergie détectés par EGRET n'a été détecté au sol. Deux modèles théoriques visent à expliquer la cassure des spectres observée entre 1 et 100 GeV : calotte polaire et cavité externe. Ceux-ci diffèrent toutefois en plusieurs points et une détection dans ce domaine d'énergie permettrait d'éclaircir la situation. Cette thèse regroupe les premiers travaux dédiés à l'étude des pulsars avec CELESTE, et plus particulièrement deux candidats : le pulsar du Crabe et PSR B1951+32. La recherche d'un signal pulsé sous-entend une analyse quelque peu différente de celle développée pour les sources continues. Une première étape a donc consisté en l'adaptation à CELESTE de la procédure de datation spécifique. Dans une seconde étape, l'objectif de ce travail a été de développer une analyse spécifique préservant les basses énergies où est attendu un éventuel signal. Ainsi, en se basant sur les acquis des analyses précédentes et sur les caractéristiques des gerbes électromagnétiques et hadroniques en dessous de 50 GeV, des critères de réjection particuliers ont pu être établis et appliqués aux données. Les résultats résident essentiellement dans l'établissement de nouvelle limites supérieures sur l'énergie de coupure basse des deux pulsars observés. Bien qu'insuffisants pour contraindre les modèles théoriques, ceux-ci restent d'un intérêt certain pour la physique de ces objets ne serait ce que parce qu'ils constituent les premières mesures réalisées dans cette gamme d'énergie. Un excès a malgré tout été observé sur le Crabe mais avec une significativité insuffisante. Cette indication de modulation présentant les propriétés attendues, elle a été traduite en terme de flux dans l'hypothèse d'un signal pulsé, puis interprétée. Si de nouvelles observations venaient a confirmer cet excès, il s'agirait de la première détection autour de 30 GeV et le modèle Polar Cap se verrait alors sérieusement remis en cause.

Les plantes et les insectes forment l’un des principaux niveaux trophiques des écosystèmes au cours des 325 derniers millions d’années. Aujourd’hui, l’augmentation rapide et continuelle de la température principalement causée par l’activité humaine depuis les derniers siècles, perturbe la balance des écosystèmes sur Terre. En conséquence, comprendre le rôle des interactions entre les plantes et les insectes, à travers le temps mais aussi les réseaux trophiques, est essentiel. Le registre fossile est une opportunité exceptionnelle d’examiner les réponses aux interactions plante-insecte lors de longues variations climatiques et à travers des traces de réaction de la plante sachant que la Terre a déjà été soumise à de nombreux changements climatiques. Durant les derniers 3 millions d’années, des oscillations entre de longues périodes froides et de courtes périodes chaudes ont eu lieu. Les écosystèmes Européens ont particulièrement été impactés par ces oscillations. Le Langerstätte de Willershausen (Allemagne) a été particulièrement étudié. C’est un gisement contenant plus de 8000 feuilles fossiles. Ces feuilles relatent d’une paléoforêt ayant existé il y a 3- 2,6 Ma dans un climat plus chaud qu’aujourd’hui (ca.+5°C). Dans ces conditions climatiques, de nombreuses espèces d’écosystèmes Méditerranéens étaient présentes, telles que l’Érable de Montpellier ou l’Olivier. En comparaison, d’autres paléoforêts ont été prise en compte : Berga (du même âge et proche de Willershausen) et Bernasso (plus jeune que Willershausen (2,16 — 1,96 Ma) localisée dans le sud de la France près de la Méditerranée. Ces forêts sont comparables notamment du fait des nombreux taxons communs qu’elles partagent. En outre, certaines de ces espèces sont aujourd’hui endémiques de la région du Caucase, telles que le Parrotie de Perse ou encore l’orme du Caucase. Le but de cette étude a été de déterminer en quoi les différences climatiques peuvent être impliquées dans les changements des interactions plante-insecte au sein des paléoforêts Européennes de la fin du Pliocène - début du Pléistocène. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence les impacts de la saisonnalité des températures et précipitations facteurs impactants les interactions plante-insecte des paléoforêts Européennes. Il est apparu que les écosystèmes sujets à d’intenses saisonnalités hydriques ont pu engendrer une plus grande spécialisation des interactions plante-insecte déduite d’un fort taux d’interactions spécialistes observées. En parallèle, les températures les plus froides durant l’année semble être un facteur important dans la faible diversité de dégâts, probablement dû à un faible métabolisme de la majorité des insectes. L’absence de corrélation convergente entre la richesse des plantes et la richesse des interactions pourrait suggérer que l’influence des facteurs climatiques surpasse l’impact potentiel des interactions biotiques locales. Pour l’ensemble de ces paramètres qui ont pu avoir un impact sur les interactions plante-insecte, nos connaissances actuelles sont encore insuffisantes. Il serait intéressant de focaliser davantage d’études sur les forêts modernes avec les méthodes appliquées dans le fossile. C’est dans cette intention qu’une partie de cette étude a étudié une espèce de plante (Parrotia persica) actuellement endémique de la forêt Hyrcanienne (Iran). Cette forêt est supposée être une forêt analogue des paléoforêts Européennes étudiées dans cette thèse. Pour le moment, les observations qui ont été faites en Iran semblent corroborer notre interprétation. Au final, les études sur les interactions plante-insecte des forêts anciennes et actuelles, combinés avec les études de changements climatiques, pourraient nous permettre de mieux caractériser les relations entre les insectes et les plantes au sein d’une forêt
Insects are the most diverse animals on Earth, and neatly associated with plants they represent two of the major groups of organisms both in species diversity and biomass quantity. The majority of their interactions involves insect feeding and insect parasitism mostly on leaves. Plant and insect compose one of the main trophic levels in ecosystems over the 325 million years. Today, the continuous and fast rising of temperature mostly due to human activities since the last century is disturbing the balance of ecosystems on Earth. Consequently, to understand the role of plant and insect interactions, through time but also trophic networks, becomes crucial. The fossil record is an exceptional opportunity to survey responses of plant-insect interaction to climate variations over long time interval through traces of plants reactions caused by interaction with insects, as Earth has already experienced many climate changes. For the last 3 million years, oscillations between long cold periods and short warm periods have occurred. Europe ecosystems has been particularly impacted. The Lagerstätte of Willershausen (Germany) was specifically study. It is an exceptional fossil outcrop that contains ca. 8000 collected fossil leaves. These leaves testify a paleoforest developed there around 3—2.6 Ma ago in a climate warmer than today (ca. +5°C). Under these conditions, many plant species typical of the Mediterranean ecosystems were settled there, such as Montpellier maple or Olive tree. For comparison, other paleoforests were studied: Berga (similar in age and geographically close to Willershausen) and Bernasso (younger than Willershausen (2.16—1.96 Ma) and located in southern France close to Mediterranean. These forests were compared as many common plant taxa were similar between each other. Furthermore, some species today endemic to the Caucasian region, such as Persian ironwood or Caucasian elm, were also present in these outcrops. The aim of this study is to determine how far the climate differences could be involved in the changes of plant-insect interactions in European paleoforests of the late Pliocene – early Pleistocene. Results highlighted the impacts of both hydric and temperature seasonality, hitherto underestimated in the fossil record, on the patterns of plant-insect interaction in the European paleoforests. It appeared that ecosystems subject to intense hydric seasonality could led to higher specialization of plant-insect interaction inferred by higher rate of observed damages due to ‘specialists insects’. In parallel, the coolest temperature during the year seems to be a major factor in the low diversity of damage in paleoforest, presumably due to lower insect metabolism. Absence of convergent correlations between plant richness and damage richness could suggested that influence of climatic factors override impact of these local biotic factors. In order to understand the whole parameters that could have an impact on plant-insect interactions, our current knowledges are still insufficient. It would be wise to make more investigations on modern forests with the methods as applied in fossil record community structure studies. These investigations could help to understand the factors potentially involved in the establishment of a pattern of plant-insect interactions. It is in this perspective that a part of this study was precisely focused on one plant species (Parrotia persica) currently endemic to the Hyrcanian forest (Iran). This forest is supposed to be an analogue forest of the European paleoforests as those studied in this thesis. For now, observations made in Iran tend to corroborate our interpretation. Finally, the studies on plant-insect interactions in past and extant ecosystems, combined with the study of climatic changes, should permit us to better characterize the relations between plants and insects in forests through time

La végétation herbacée est un bon indicateur des conditions environnementales. Pour cette raison, elle a souvent été utilisée pour mettre en évidence les changements environnementaux causés par les actions humaines, tels qu'eutrophisation, dépôts atmosphériques acides, changements de l'usage des sols ou de la pression d'herbivorie. Depuis peu, on s'intéresse aux effets des changements climatiques sur les écosystèmes en général, et sur la végétation en particulier. Le choix des zones d'étude s'est naturellement porté sur la montagne, car le gradient thermique induit par le relief (-0,56°C pour 100 mètres d'altitude) y est mille fois plus élevé qu'en plaine le long du gradient latitudinal. D'autre part, les zones de montagne sont soumises à une urbanisation et une pression agricole moindre qu'en plaine, limitant ainsi les obstacles à la migration des espèces. Ces deux arguments font des régions de montagne une zone privilégiée pour l'étude de la réponse migratoire précoce de la végétation aux changements climatiques. Jusqu'ici, les études effectuées se sont focalisées pour la plupart sur la limite supérieure des espèces, ou sur de petites zones géographiques, ou bien encore sur des zones où il est difficile de dissocier les effets du réchauffement de ceux des changements d'usage des sols, qui se produisent eux aussi à grande échelle. Une partie de cette thèse est consacrée aux milieux forestiers montagnards, dans lesquels l'effet du pastoralisme est réduit. D'autre part, une méthode basée sur la modélisation des changements de la réponse de la végétation au gradient d'altitude est développée, permettant le rééchantillonnage sur placettes non-permanentes, et ainsi d'étendre l'utilisation de données anciennes à des séries de relevés non géolocalisés. En s'appuyant sur cette méthode, deux caractéristiques de la végétation ont été analysées : la position de l'optimum d'espèces prises individuellement d'une part (données de l'Inventaire Forestier National dans les montagnes méditerranéennes du sud-est de la France), et les changements de la valeur indicatrice des communautés végétales d'autre part (vallée de la Maurienne, France). Par ailleurs, on a étudié les déplacements à long terme de la limite inférieure des espèces dans la vallée de la Bernina (Suisse), pour tester si la réponse des espèces en limite inférieure, peu étudiée jusque là, est identique à celle en limite supérieure de leur distribution. Enfin, on a étudié l'évolution de la flore d'une zone très localisée, mais par ailleurs protégée des migrations d'espèces par une large barrière physique constituée par deux glaciers (Nunatak Isla Persa, Bernina, Suisse) permettant de s'affranchir totalement des effets potentiels d'autres perturbations anthropiques concomitantes. Dans ces différentes études, les intervalles de temps entre chaque inventaire ou échantillonnage varient de 14 ans à un siècle. Chacun des cas étudiés montre une remontée des espèces en altitude : remontée moyenne de +12,6 m/décennie des optimums de 175 espèces forestières dans les montagnes méditerranéennes, communautés des forêts de Maurienne évoluant vers une végétation plus thermophile à une altitude donnée équivalent à une remontée moyenne de +29.6m/décennie, retrait de la limite inférieure des espèces en Bernina de +5,6 m/décennie, arrivée d'espèce d'étages inférieurs sur le nunatak Isla Persa. Mais d'autres phénomènes expliquant la réponse observée de la végétation sont clairement mis en cause dans cette étude : fermeture et maturation du couvert forestier relativement plus importante à basse altitude dans les montagnes méditerranéennes, eutrophisation importante de la végétation en vallée de la Maurienne probablement due à l'augmentation du trafic routier, probable fragmentation de l'habitat ou dispersion par les randonneurs en Bernina. Ces perturbations anthropiques directes jouent à des échelles de temps et d'espace comparables à l'effet anthropique indirect du changement climatique. Il est donc primordial de les prendre en compte dans les changements de végétation observés, avant de conclure à un effet du réchauffement climatique seul.

L'intérêt pour l'écologie des feux de forêt ainsi que sa compréhension a augmenté depuis les trente dernières années, cependant il subsiste toujours des lacunes dans les connaissances qui traitent de l'hétérogénéité spatiale des feux de forêt. Ainsi, il est généralement admis que le régime de feu varie en réponse à des processus écologiques déterminés par les conditions climatiques et physiques, qui en retour affectent la succession et la mosaïque forestière. Alors que le régime de feu est caractérisé par plusieurs attributs tels que la taille, la fréquence, la sévérité, la saisonnalité ou encore l'intensité des feux, cette thèse s'intéresse principalement à la variation spatiale des superficies, de la fréquence et de la forme des feux. L'objectif général est d'améliorer les connaissances sur le régime en forêt boréale en déterminant les facteurs responsables de la variation régionale de ces attributs et d'en analyser les effets sur les processus écologiques qui affectent l'établissement du couvert après feu. Le territoire étudié couvre un vaste territoire de plus de 400 000 km2 dans la forêt boréale de l'est du Canada. Plus particulièrement, on s'intéresse ici à l'hétérogénéité spatiale du régime de feux en lien avec la composition et la morphologie des dépôts de surface et leur drainage (SDD) dans la province du Québec. En effet, alors que les SDD jouent un rôle majeur dans l'établissement de la végétation et la structure des paysages des forêts boréales, peu d'études ont réussi à mettre en évidence le lien entre les différents types de SDD et la variabilité régionale du régime de feu. Pourtant, en raison de leur épaisseur, de leur morphologie, et leur texture ainsi que de leur drainage, les dépôts de surface sont attendu pour affecter le potentiel d'assèchement du combustible et donc d'influencer le régime de feu. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous avons tenté principalement de répondre à trois questions peu documentées dans la littérature des feux de forêt. Tout d'abord, afin de vérifier si les dépôts de surface peuvent affecter la fréquence des feux, nous avons réalisé une classification des SDD afin d'illustrer leur potentiel d'assèchement du combustible et nous avons ensuite estimé le cycle de feu par type de SDD (Chapitre I). Par la suite, nous avons évalué si les différentes valeurs de cycle de feu observées entre les SDD varient d'une région à l'autre. Nos résultats montrent une variation considérable du cycle de feu entre les types de SDD (de 144 à 425 ans) et entre les régions (de 90 à 715 ans). Une analyse discriminante suggère qu'une combinaison de facteurs climatiques (précipitation, indice d'aridité et température) et physiques (till xérique indifférencié et till mésique indifférencié) pourrait expliquer ces variations à l'échelle régionale. En outre, nos résultats montrent que les valeurs de cycle de feu des SDD ne peuvent pas se distinguer significativement dans des environnements climatiques très favorables à la sécheresse estivale et donc propices à la propagation du feu (cycle de feu < 150 ans). A l'inverse, lorsque le climat est moins propice au feu (cycle de feu > 300 ans), les SDD se distinguent significativement. Deuxièmement, afin de vérifier si la physionomie du paysage impose un contrôle sur le régime des feux, nous avons testé si l'orientation des SDD, des cours d'eau et du relief peuvent influencer l'orientation, la taille et la forme des feux à l'échelle régionale (Chapitre II). La taille, la forme, l'orientation et l'excentricité ont été calculés pour chaque feu puis compilés par écodistricts sélectionnés de la province de Québec entre 1970 et 2010. Les écodistricts ont été regroupés sur la base de ces mêmes attributs avec une analyse de groupement hiérarchique. Ensuite, des variables environnementales incluant la température, les précipitations, l'indice de sévérité de feux, la topographie, les dépôts de surface et l'hydrographie ont été testées pour décrire chaque zone en utilisant une analyse canonique de redondance. Nos résultats montrent des différences significatives entre la taille, la forme et l'orientation des feux qui permettent de distinguer des zones spatialement homogènes et contigües. Ces résultats permettent de suggérer que l'orientation dominante des feux à l'intérieur des zones répond à une orientation similaire des cours d'eau et des SDD. Dans certaines zones, une direction des vents dominants parallèles à l'ensemble du paysage au moment du feu peuvent créer des conditions de propagation propices aux très grands feux (taille moyenne > 17 000 ha). Troisièmement, pour tester l'effet des SDD sur le rétablissement des forêts après feu, nous avons estimé la vitesse et la qualité d'établissement du couvert forestier en fonction du temps depuis le dernier feu pour passer du stade de brûlis au stade régénéré puis au stade de jeune forêt (Chapitre III). Nous avons testé si les forêts situées dans les régions sèches (caractérisées par une proportion élevée de SDD secs, de faibles précipitations et un cycle de feu court) tendent à se rétablir plus lentement après feu, menant à une forêt moins dense, par rapport à une région plus humide caractérisée par un cycle de feu plus long. Des comparaisons de régressions logistiques multinomiales avec le critère d'information d'Akaike suggèrent que les variables les plus significatives expliquant la régénération après feu sont le temps depuis feu, le type de SDD, l'indice canadien de sécheresse et les précipitations de la saison de croissance. Un rétablissement rapide et dense des forêts, indicateur d'une meilleure croissance, est observé sur les dépôts de till subhydriques seulement dans les régions caractérisées par un cycle de feu long (> 500 ans). À l'inverse, un rétablissement lent et peu dense, indicateur d'un manque d'individus génère une forêt clairsemée dans les régions caractérisées par un cycle de feu court (< 200 ans) et une proportion élevée de dépôts grossiers secs tels que les juxta-glaciaires, mais aussi les dépôts mésiques dans certains cas. En conclusion générale, on peut dire que l'ensemble des résultats a permis une meilleure compréhension du régime de feu dans les forêts boréales en mettant en relief l'effet des SDD sur la variabilité spatiale du régime de feu à l'échelle régionale. La thèse, dans son ensemble, nous rappelle l'importance des facteurs à grande échelle sur la dynamique forestière post-feu. Alors que le climat reste le facteur déterminant dans la variabilité du régime de feu, nos résultats montrent que les SDD, dans certaines conditions, peuvent modérer ou accentuer la fréquence et la taille des feux voir même contraindre leur orientation. En dépit des limites potentielles, attribuables à la grandeur de l'échelle des analyses, ces nouvelles connaissances ont des implications pour un aménagement durable des forêts et une meilleure gestion des incendies en forêt boréale. Ces connaissances seront certainement aussi utiles pour envisager des stratégies d'adaptions aux changements climatiques. Alors que cette thèse se concentre sur la province du Québec, il est envisageable que l'approche et les conclusions développées ici soient applicables pour l'ensemble de la forêt boréale où le feu demeure la perturbation naturelle dominante. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aménagement écosystémique, indice canadien de sécheresse, changements climatiques, cycle de feu, dépôts de surface, drainage, géomatique, géomorphologie, pessière à mousses, orientation, régionalisation, régénération.

La forêt boréale du Québec fait face à une pression de plus en plus importante de l'industrie forestière, qui étend ses pratiques vers le nord. Le milieu socio-économique suggère une extension plus au nord de la limite nordique de la forêt boréale commerciale, alors que le milieu environnemental milite plutôt pour un réajustement vers le sud de la limite. Dans ce contexte, pour limiter l'impact des activités anthropiques sur le fonctionnement des écosystèmes, une des stratégies est de faire en sorte que leurs effets ne dépassent pas les limites de variabilité des perturbations naturelles. Pour ce faire, il est primordial de développer des stratégies d'aménagement forestier durable qui prennent ancrage dans une solide connaissance de la dynamique des perturbations naturelles. Le feu est le principal régime de perturbation de la forêt boréale. Or, ce régime de perturbation et l'influence du climat sur celui-ci est encore peu documenté à la limite nordique de la forêt commerciale québécoise, à une large échelle spatio-temporelle. Les objectifs de ce projet de maîtrise consistaient, d'une part, à caractériser la dynamique des incendies forestiers à l'échelle de l'Holocène. La reconstitution des feux a été réalisée par le biais de l'analyse des charbons de bois préservés dans les sédiments de quatre lacs situés au nord de la ville de Chibougamau. D'autre part, ce mémoire visait à évaluer l'impact du climat et des facteurs locaux sur le régime des feux. Le climat régional et les facteurs locaux influencent le régime des feux à la limite nordique de la forêt boréale commerciale au Québec. L'occurrence des feux a connu des augmentations importantes durant les périodes chaudes et sèches de l'Holocène, notamment au cours de l'Optimum climatique holocène et l'Optimum climatique médiéval. Les feux ont été moins fréquents durant les quatre derniers millénaires comparativement à l'Holocène moyen (7000 à 4000 cal. BP). Les fréquences de feux enregistrées durant les derniers siècles demeurent encore à l'intérieur de la variabilité naturelle à l'échelle de l'Holocène. Toutefois, si l'augmentation de température prévue pour les prochaines décennies n'est pas compensée par une augmentation des précipitations, le scénario holocène se répétera et l'occurrence des feux augmentera à la limite nordique de la forêt boréale commerciale au Québec, limitant la marge de manœuvre pour la récolte forestière. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Charbons de bois, feux de forêt, Holocène, climat, limite nordique de la forêt commerciale.

Dans le nord-ouest du Québec, le thuya de l'Est atteint sa limite de répartition continue aux environs du 48e parallèle de latitude. Toutefois, quelques peuplements se trouvent jusqu'au 51e parallèle. La présence ou l'absence d'une espèce peut être expliquée par différents facteurs tels que le climat, les feux, les conditions édaphiques ou la compétition interspécifique. La présente étude tente d'établir quels facteurs influencent la limite de répartition nordique du thuya de l'Est au Québec. Nous avons étudié l'effet du climat sur la croissance et la régénération du thuya à différentes latitudes. Nous avons également analysé la répartition du thuya selon la disponibilité de sites potentiels le long d'un gradient climatique. Finalement, nous avons tenté de comprendre la relation entre l'établissement du thuya et la dynamique des feux à la limite de sa répartition. Ces différentes analyses ont permis de constater que le climat n'avait qu'une influence partielle sur la répartition actuelle du thuya. Seule la régénération des sites marginaux était plus faible par rapport aux peuplements du sud. La régénération était toutefois présente dans ces sites isolés. De plus, le climat ne pouvait expliquer la baisse importante de l'abondance des peuplements rencontrée au centre du gradient latitudinal. Par ailleurs, la disponibilité de sites adéquats pour l'établissement du thuya ne semble pas être un facteur important puisque le thuya semble incapable de saturer tous les sites potentiellement disponibles au nord de sa répartition. Le feu apparaît avoir une grande influence sur la répartition du thuya. En effet, les peuplements trouvés au nord sont généralement plus âgés que les peuplements les entourant. Cela indique qu'ils n'ont pas brûlé en même temps que les autres peuplements lors du dernier feu, et se trouvent donc dans des endroits protégés. De plus, les peuplements marginaux étudiés se trouvaient tous à proximité de cours d'eau ou dans des endroits très humides, là où les feux sont moins probables. Nous constatons donc que le feu, en association avec le climat, semble responsable de la limite de répartition actuelle du thuya de l'Est. En effet, le climat diminue le potentiel de régénération et les feux éliminent les arbres semenciers et limitent la dispersion des peuplements. Ainsi, la répartition du thuya de l'Est n'est pas en équilibre avec le climat en raison des feux trop fréquents. Dans une optique de changements climatiques, la migration de plusieurs espèces vivant en forêt boréale pourrait dépendre davantage de l'effet du climat sur les cycles de feu que de ses effets directs sur la biologie de l'espèce. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Thuya de l'Est, limite nordique, climat, reproduction, feu, facteurs édaphiques