Thèses : « Chênes – Effets des changements climatiques »

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Eichenlaub, Lisa. « Anticiper, comprendre et analyser les pathologies complexes et émergentes des chênes ». Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0148.

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Résumé :

Les chênes européens (Quercus robur, chêne pédonculé et Q. petraea, chêne sessile) sont deux essences forestières emblématiques d’un point de vue écologique, économique et culturel en France. Ces espèces longévives jouent des rôles majeurs dans de nombreux écosystèmes et représentent respectivement 11 et 12% du volume de bois de feuillus sur pied en France. Cependant, elles sont soumises à des perturbations biotiques et abiotiques, dont la fréquence augmente dans le contexte des changements globaux. Ainsi les dépérissements, syndromes multifactoriels, et les maladies causées par des agents pathogènes exotiques ou natifs, ont fortement impacté les chênaies depuis le début du XXème siècle. La nature de ces dépérissements ainsi que les interactions entre facteurs biotiques et abiotiques les générant sont encore mal connues. Les deux premiers chapitres de cette thèse proposent de définir une partie de leur étiologie par une étude des pathobiomes corticaux et racinaires. Le troisième chapitre se concentre sur l’importance de la surveillance du territoire comme levier de prévention à l’introduction d’agents exotiques et plus particulièrement à la menace que représentent les organismes de quarantaine. Un dépérissement rapide des chênes (AOD - Acute Oak Decline) touche actuellement les chênaies du Royaume-Uni. Médié par des facteurs abiotiques (température et précipitations), l’AOD serait déclenché par des insectes (Agrilus biguttatus principalement) et un complexe d’espèces bactériennes. Cette maladie illustre parfaitement le paradigme du pathobiome car les interactions complexes hôte-pathobiome-insecte seraient essentielles à son développement. Afin de préciser la prévalence en France des symptômes associés à l’AOD et le rôle joué par les bactéries sur les dépérissements observés, une étude sur l’étiologie des nécroses corticales associées, ou non, à des attaques d’agriles sur des chênes dépérissant a été réalisée. Le premier signalement en France de la présence des bactéries Brenneria goodwinii, Gibbsiella quercinecans et Rahnella victoriana dans ces nécroses a ainsi pu être réalisé sur Q. robur et Q. petraea. Cependant, ces bactéries ont été isolées moins fréquemment dans les lésions collectées que les champignons Fusarium quercinum, F. falsibabinda, Neonectria sp., et N. punicea. Des inoculations de jeunes plants de chênes ont par ailleurs confirmé le pouvoir pathogène de ces agents fongiques. Ceci confirme l’importance du pathobiome dans les symptômes associés à l’AOD et suggère un rôle non négligeable d’agents pathogènes fongiques, jusqu’alors sous-estimé. Les relations entre microbiote du sol et dépérissement chronique des chênes ont été analysées en forêt de Chantilly (Oise, France). Via une approche de comparaison par couple de chênes 2 dépérissant et non dépérissant, une analyse de la diversité microbienne des champignons et oomycètes par metabarcoding a été effectuée. L’étude a révélé que les compositions dépendaient principalement des types de sol et de l’état sanitaire de l’arbre selon le compartiment échantillonné (sol, rhizosphère ou racines). Un outil d’aide au diagnostic et à l’identification des problèmes phytosanitaires nommé NESTOR (SurveillaNce des chÊnes et diagnoSTic phytOsanitaiRe) a été développé. Recensant les principaux bioagresseurs et problèmes abiotiques rencontrés sur des chênes, il est destiné au grand public et aux professionnels afin d’encourager la surveillance passive et de soutenir la surveillance active du territoire. Cette dernière étant réalisée en France par le Département de la Santé des Forêts. En 2022-2023, une intensification de la surveillance de la maladie du flétrissement du chêne, causée par l’organisme de quarantaine Bretziella fagacearum, a été menée via la collecte d’échantillons d’arbres symptomatiques. [...]
European oaks (Quercus robur, pedunculate oak and Q. petraea, sessile oak) are two emblematic forest species with important ecological, economical and cultural roles. These species are essential in many ecosystems and represent respectively 11 and 12% of the volume of standing wood of deciduous trees in France. However, they are subject to biotic and abiotic disturbances, which have increased in frequency and intensity due to global changes. Declines, which are multifactorial syndromes, and diseases caused by exotic or native pathogens, have strongly affected oaks since the beginning of the 20th century. The nature of these declines, as well as the interactions between biotic and abiotic factors causing them, are not fully understood. This thesis proposes to define part of their etiology through a study of the cortical and root pathobiomes. Finally, it stresses the importance of territorial surveillance as a way to prevent the introduction of exotic pathogens, especially the threat represented by quarantine organisms. Acute Oak Decline (AOD) is currently affecting oak populations in the United-Kingdom. Mediated by abiotic factors (temperature and precipitation), AOD would be triggered by insects (mainly Agrilus biguttatus) and a complex of bacterial species. This disease perfectly illustrates the pathobiome paradigm, as the complex host-pathobiome-insect interactions are essential to its development. In order to clarify the prevalence of symptoms associated with AOD in France and the role played by bacteria in the observed declines, a study of the etiology of cortical necroses associated or not with attacks of A. biguttatus on declining oaks has been observed. The first report on the presence of bacteria Brenneria goodwinii, Gibbsiella quercinecans and Rahnella victoriana in necroses has been made on Q. robur and Q. petraea in France. However, these bacteria have been isolated less frequently in the lesions than the fungi Fusarium quercinum, F. falsibabinda, Neonectria sp., N. punicea. Moreover, their pathogenicity was confirmed by the inoculations of young oak plants. This confirms the importance of the pathobiome in the symptoms associated with AOD and suggests a significant role of fungal pathogens, which was previously underestimated. The relationships between soil microbiota and chronic oak decline were analyzed in the Chantilly Forest (Oise, France) and with a comparison approach by pair of declining and non-declining oaks, an analysis of the fungal and oomycetes diversities by metabarcoding was performed. The study revealed that the compositions mainly depend on the types of soil and the health status of the trees according to the compartment sampled (bulk soil, rhizosphere or roots). 4 Finally, to help the diagnosis and the identification of phytosanitary problems on Quercus spp. in France, an interactive tool called NESTOR (phytosaNitary survEillance and diagnoSTics of Oaks in FRance), has been developed. Inventorying the main bioaggressors and abiotic problems on oaks with this tool is intended to encourage passive surveillance of the territory by the general public and professionals and also to support the active surveillance of the territory led by the Forest Health Department of the French Ministry of Agriculture and Food in France. In 2022-2023, intensified surveillance of oak wilt disease, caused by the vascular fungus Bretziella fagacearum, was carried out by collecting samples from symptomatic trees. The isolations and diagnoses conducted during this thesis confirmed that the fungus is still absent from the territory, but that it remains important to stay vigilant about its possible introduction in France

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O'Heix, Bruno-Charles. « Etude écologique du changement climatique et des effets de l'ozone sur les chênes ainsi que sur l'écosystème d'une forêt dépérissante en Europe Centrale : vers une intégration dans les prises de décisions politiques pour un aménagement forestier durable ». Nancy 1, 1999. http://www.theses.fr/1999NAN10290.

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Résumé :

Une analyse de la situation des écosystèmes forestiers hongrois est effectuée et replacée dans le contexte européen et planétaire en prenant en compte les changements climatiques globaux. Le site hongrois de Síkfökút, étudié depuis un quart de siècle, a été reconsidéré à la lumière des connaissances actuelles. Deux espèces de chênes Quercus petraea et Quercus cerris y croissent et montrent des signes plus ou moins prononcés de dépérissement, Q. Cerris paraissant le plus résistant. Accompagnant des mesures dendrochronologiques et une analyse des litières, des expérimentations en laboratoire ont testé le comportement des deux espèces vis à vis de la présence d'ozone. Une comparaison avec deux autres espèces de chênes Q. Robur et Q. Rubra a aussi été menée. Il en ressort que, prenant comme index un ensemble de paramètres phénologiques et physiologiques, la tolérance à l'ozone des quatre espèces peut s'établir comme suit : Q. Cerris > Q. Rubra > Q. Petraea > Q. Robur. Ces résultats amènent à suggérer des recommandations pour le choix d'espèces en reforestation
The condition of Hungarian forest ecosystems was analysed and compared to the European and world ecosystems, taking into account the global climatic changes. The Hungarian site of Síkfökút, continuously studied during the last twenty-five years has been considered in the light of new concepts. Two oak species Quercus petraea and Quercus cerris are growing in this stand, showing contrasting declining symptoms, Q. Cerris being considered as more resistant. Different analyses were made on the site, including dendrochronology and litter decomposition. In parallel, a fumigation experiment with ozone was carried out in a phytotronic chamber including two more oak species Q. Robur and Q. Rubra. The four oak species showed differential responses to ozone and they can be ranged from the more ozone tolerant to the more sensitive as follows: Q. Cerris > Q. Rubra > Q. Petraea > Q. Robur. These results led to suggestions for recommendations of species selection in reforestation and afforestation

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Dietz, Lucie. « Dynamique spontanée post-tempête de la végétation forestière en contexte de changement climatique ». Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2020. http://www.theses.fr/2020AGPT0004.

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Dans un contexte où les perturbations sont prédites plus sévères et/ou plus fréquentes, le choix des itinéraires sylvicoles à mettre en œuvre à la suite de perturbations se heurte à la méconnaissance de la dynamique spontanée de la régénération obtenue en contexte de changement climatique. A partir d’un réseau de placettes permanentes installées en France après les tempêtes de 1999, l’objectif de cette étude est d'analyser la dynamique de la végétation de moyen terme observée au sein de trouées forestières, d’identifier ses principaux déterminants et d’évaluer l’interaction entre perturbations et adaptation des communautés végétales au changement climatique. La régénération naturelle ligneuse, obtenue dans les trouées post-tempête, semble être satisfaisante en termes de densité et de diversité en essences, la majorité des sites ayant une densité de plus de 2000 tiges/ha avec en moyenne 4.4 espèces présentes dans la strate supérieure à 2 m. Les quelques situations préoccupantes ont pu être identifiées dès les jeunes stades de la régénération et regroupent des caractéristiques communes : ce sont des anciens peuplements résineux, sur sol acide où une végétation compétitrice s’est développée, induisant un blocage de la régénération. Dans ces contextes, une intervention sylvicole aurait été souhaitable pour favoriser la régénération. Une étude plus spécifique de la régénération naturelle de trois grandes essences feuillues européennes a été menée : le chêne, le charme et le hêtre. Nous avons ainsi pu mettre en évidence un déclin de l’abondance du chêne au cours du temps, au profit des deux espèces plus compétitrices qui sont le hêtre et le charme. Bien qu’ayant une densité faible, le chêne reste tout de même présent sur 22% des sites 19 ans après l’ouverture du couvert. Il présente également une croissance équivalente, voire supérieure, à celle du charme et du hêtre, ce qui suggère des stratégies de développements différentes entre les trois essences. Néanmoins, au vu de la dynamique observée du chêne, sans intervention pour favoriser sa régénération, son avenir semble incertain dans les décennies à venir. Enfin, notre étude a permis de mettre en évidence une thermophilisation plus importante des communautés végétales présentes au sein des forêts ayant connues une période d’ouverture du couvert par rapport à celles des peuplements non perturbés. En stimulant la thermophilisation, la perturbation joue donc un rôle écologique majeur dans l’adaptation des communautés végétales au changement climatique. L’importance des perturbations de grande ampleur ne doit donc pas être sous-estimée, en particulier dans un contexte climatique futur où celles-ci risquent de s’intensifier
In a context where the disturbances could be more severe and/or more frequent, the choice of silvicultural management to be implemented following disturbances comes up against the lack of knowledge of the spontaneous dynamics of regeneration obtained in the context of climate change. From permanent plots installed in France following the storms of 1999, the objective of this study is to analyse the medium-term vegetation dynamics observed within forest gaps, to identify its main determinants and assess the interaction between disturbances and adaptation of plant communities to climate change. The natural tree regeneration, obtained in the post-storm gaps, seems to be sufficient in terms of density and species diversity. Most sites have in average more than 2000 stems/ha and 4.4 species present in the stratum greater than 2 m. The few concerning situations have been identified from the young stages of regeneration and have common characteristics: they are old coniferous stands on acidic soil where competing vegetation has been able to develop, inducing regeneration blocking. In these contexts, a silvicultural intervention would have been desirable to promote regeneration. A specific study of the natural regeneration of three major European hardwood species was carried out: oak, hornbeam and beech. We have highlighted a decline in the abundance of oak over time, in favour of the two most competitive species of beech and hornbeam. Oak is still present on 22% of the sites 19 years after the canopy was opened despite its low density. It also shows growth equivalent or even superior to that of hornbeam and beech, suggesting different development strategies between the three species. Nevertheless, in view of the observed dynamics of the oak, without intervention to promote its regeneration, its future seems uncertain in the coming decades. Finally, our study revealed a greater thermophilisation of the plant communities present in forests that have had an open canopy compared to those in undisturbed forests. By stimulating thermophilization, disturbance thus plays a major ecological role in the adaptation of plant communities to climate change. The importance of large-scale disturbances should therefore not be underestimated, especially in a future climate context where they are likely to intensify

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Bellard, Céline. « Effets des changements climatiques sur la biodiversité ». Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112269/document.

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Nous traversons actuellement une crise de perte de la biodiversité sans précédant. La dégradation des sols et la perte d’habitat, la pollution, la surexploitation et les invasions biologiques contribuent à cette perte mondiale de biodiversité. Par ailleurs, le changement climatique et ses interactions avec les autres menaces, sont probablement l’un des défis majeurs des prochaines décennies pour la biodiversité. À l’heure actuelle, en raison de la multiplication des études et des approches employées, il est difficile d’avoir une vision synthétique des conséquences potentielles de ces changements sur la biodiversité. L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’améliorer la caractérisation et la quantification des différents impacts des changements climatiques sur la biodiversité, à l’échelle mondiale par des approches de modélisations et de méta-analyses. Une première partie de mes travaux a ainsi porté sur les conséquences potentielles de la hausse du niveau des mers sur les hotspots insulaires, au cours de laquelle j’ai mis en évidence les conséquences majeures d’une telle hausse pour certains de ces hotspots. Je me suis ensuite intéressée à l’étude des effets conjugués des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les invasions biologiques à l’échelle mondiale. Cette partie a permis de mettre en évidence que les conséquences des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les espèces invasives dépendent de la région, du taxon et de l’espèce considérée. Ainsi, j’ai mis en évidence que certaines régions pourraient être moins favorables à la présence d’espèce invasives dans le futur. En outre, cette partie a également mis en évidence que les hotspots majoritairement composés d’îles étaient particulièrement favorables à la présence de ces espèces invasives. Finalement, dans une dernière partie, j’ai étudié les conséquences des menaces futures pour les hotspots de biodiversité dans une perspective de conservation. Cette partie a notamment permis d’établir des priorités de recherche et de conservation entre les hotspots de biodiversité en tenant compte des futures menaces qui pèsent sur la biodiversité à l’échelle des hotspots, mais également au sein même des hotspots de biodiversité. Cependant, la mise en œuvre de plans de gestion de sauvegarde d’habitats ou d’espèces ne pourra se faire qu’en intensifiant les collaborations avec l’ensemble des acteurs impliqués. Plus généralement, la mise en œuvre de stratégies d’atténuation et d’adaptation efficaces aux changements climatiques ne pourra pas avoir lieu sans un soutien du grand public
Global biodiversity is changing at an unprecedented rate due to loss of habitat, biological invasions, pollution, overexploitation. Furthermore, climate changes and their synergies with other threats will probably become the main drivers of biodiversity loss in the next century. Nowadays, the multiplicity of approaches and the resulting variability in projections make it difficult to get a clear picture of the future of biodiversity due to climate change. Yet, the majority of models indicate alarming consequences for biodiversity, with the worst- case scenarios leading to an increase of extinction rates. The aim of this thesis was to improve the knowledge about of the different consequences of climate change on biodiversity worldwide. To do that I mainly used modelisation and meta-analyses approaches. The first part of my work was to investigate the consequences of sea level rise for the ten insular biodiversity hotspot and their endemic species, during which I highlighted that between 6 and 19% of the islands would be entirely submerged. Then I studied the effects of climate and land use changes on biological invasions worldwide. The results showed that invasives species response to climate and land use changes depend on region, taxa and species considered. We also emphasized that some regions could lose a significant number of invasive alien species. Besides, we also found that hotspot that are mainly islands or group of islands are highly suitable for invasive species. Finally, in the last part, I quantified the exposure of biodiversity hotspots to the combined effects of climate change, land use change and biological invasions. This work highlighted the pressing need to consider different drivers of global change in conservation planning. In addition, we established some prioritization framework among the hotspot. Finally, conservation strategies to protect habitat and species under global changes, can only be achieved through closed collaboration with park managers. Overall, implementation of effective adaptation strategies to climate change can only succeed with public support

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Biscéré, Tom. « Effets des métaux et des changements climatiques sur les coraux ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS382.

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Les récifs coralliens se sont largement dégradés au cours de ces dernières décennies sous l’influence des activités anthropiques. Parmi ces perturbations, l’augmentation des concentrations métalliques concerne de nombreux récifs à travers le monde (e.g. grande barrière australienne, Costa Rica, Mer Rouge, Nouvelle-Calédonie). A ces stress locaux vient s’ajouter le changement climatique, et plus particulièrement l’élévation des températures et l’acidification des océans, auxquelles les coraux doivent désormais faire face. Dans ce contexte particulier, les objectifs de cette thèse ont donc été (1) de déterminer l’effet sur la physiologie corallienne, des principaux métaux présents dans les sédiments latéritiques (fer, manganèse, nickel et cobalt), à des concentrations représentatives de celles mesurées sur le littoral calédonien, et (2) de définir leurs rôles potentiels dans ce contexte de changement climatique. Les résultats obtenus ont montré que les métaux ont des effets très différents sur le métabolisme corallien. Alors qu’à température ambiante un apport en nickel ou en manganèse stimule le métabolisme de l’hôte et la photosynthèse des symbiotes, à l’inverse, un enrichissement en cobalt inhibe la calcification et devient même toxique dès 1.0 μg L-1 pour les symbiotes et l’hôte. De même, malgré son importance dans les processus photosynthétiques, un apport en fer diminue la densité en Symbiodinium des tissus et inhibe la calcification. En période de stress thermique, le manganèse augmente la tolérance des coraux à cette hausse de température, probablement en stimulant leurs défenses antioxydantes, tandis que le nickel aggrave ces effets en diminuant encore davantage leur croissance. Ces travaux constituent une étape importante vers une meilleure compréhension de la réaction des coraux aux enrichissements métalliques et permettraient d’expliquer, dans une certaine mesure, la sensibilité des espèces coralliennes aux changements climatiques
Coral reefs have largely degraded in recent decades under the influence of human activities. Among those disturbances, the increase in metal concentrations affects many reefs worldwide (e.g. Australian Great Barrier Reef, Costa Rica, Red Sea, New Caledonia). Furthermore, reefs have now to face climate change, and more particularly temperature increase and ocean acidification. In this context, the aims of my thesis were to (1) determine the effects of the main metals present in lateritic sediments (iron, manganese, nickel and cobalt) on coral physiology using concentrations representative of those measured along the New Caledonian coastline, and to (2) define their potential roles in this context of climate change. My results showed that metals affect coral metabolism in different ways. While at ambient temperature, a nickel or manganese enrichment stimulates host metabolism and symbiont photosynthesis, conversely a cobalt enrichment inhibits calcification and becomes even toxic for the host and symbionts, from 1 μg L-1. Despite its importance in photosynthetic processes, an iron enrichment induces a decrease in Symbiodinium densities and an inhibition of calcification rates. Under thermal stress, manganese enhances coral tolerance to temperature increase, likely by stimulating their antioxidant defenses, while nickel worsens its effects by decreasing even more their growth. These works represent an important step towards a better understanding of coral responses to metal enrichment and would explain, to some extent, species susceptibility to climate change

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Cheikh, Mohamed Fadel Mohamed Fadel Aghdhafna. « Gouvernance littorale et changements climatiques en Mauritanie ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILA020.

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Résumé :

Les écosystèmes côtiers et les littoraux sont soumis à des pressions intenses, provoquées par une activité anthropique en croissance et des tendances climatiques en évolution parfois irréversible. En Mauritanie, la zone littorale comporte 47% de la population mauritanienne (essentiellement à Nouakchott et à Nouadhibou) et concentre près de 80% de l'infrastructure industrielle dont dépendent 98,4% des exportations du pays.Ainsi, plus que dans d'autres pays de la sous-région, l'élévation du niveau de la mer place une grande partie de la population, des infrastructures, des écosystèmes et des ressources maritimes de la Mauritanie en danger. En effet, la vulnérabilité du littoral mauritanien n'est plus à démontrer et le GIEC a cité cette zone de la côte ouest africaine, comme étant l'une des toutes premières à subir des submersions marines, dans un proche avenir.Au regard de l'importance de ce potentiel pour la structure économique de la Mauritanie et des risques qui l'affectent, notamment ceux en lien avec les changements climatiques nous avons opté pour la problématique suivante : Quelle gouvernance mettre en place pour le littoral, surtout de la part de l'Etat, des collectivités locales et des partenaires de la Mauritanie ?Ce travail de thèse se propose d'adresser plusieurs questions : (i) Quelles sont les zones vulnérables sur le littoral et quelles sont les différentes menaces? (ii) Quels sont les modes de gestion du littoral existants et comment arrivent-ils à répondre aux contraintes sans cesse croissantes avec l'avènement des changements climatiques et leurs interactions avec l'effet anthropique?Au regard de sa complexité, de l'étendue du littoral mauritanien et de la diversité des acteurs aux intérêts contradictoires, l'amélioration de la gouvernance du littoral doit être basée sur les principes de concertation, de transparence et d'équité. Cela requiert un cadre juridique, des mécanismes de concertation, de coordination et de coopération adaptés. Les capacités de gestion, de recherche, d'observation, d'information, de communication et du suivi & évaluation doivent également être consolidées et renforcées.Les résultats obtenus constituent une contribution à : (i) l'amélioration des connaissances sur le littoral mauritanien ; (ii) asseoir une gestion durable et convenable du littoral ; (iii) contribuer à la lutte contre les changements climatiques.Mots clés : Gouvernance, Littoral, Changements climatiques, Mauritanie
Coastal ecosystems and coastlines are subject to intense pressure, caused by growing human activity and climatic trends that are sometimes irreversible. In Mauritania, the coastal zone is home to 47% of the country's population (mainly in Nouakchott and Nouadhibou) and concentrates almost 80% of the industrial infrastructure on which 98.4% of the country's exports depend.Therefore, more than other countries in the sub-region, rising sea levels are putting a large part of Mauritania's population, infrastructure, ecosystems and maritime resources at risk. Indeed, the vulnerability of Mauritania's coastline no longer needs to be demonstrated. The IPCC has cited this area of the West African coast as one of the very first to suffer from marine submersions in the near future.In view of the importance of this potential for Mauritania's economic structure and the risks affecting it, particularly those linked to climate change, we rise the subsequent problematic: what governance should be put in place for the Mauritanian coastline, specially by the State, local authorities and Mauritania's partners?It is in this context that this thesis aims to the following questions: (i) What are the vulnerable areas on the coast and what are the various threats? (ii) What are the existing methods of managing the coast and how can they respond to the ever-increasing constraints caused by climate change and its interactions with human activity?Given its complexity, the size of Mauritania's coastline and the diversity of stakeholders with conflicting interests, improving coastal governance must be based on consultation, transparency and equity. This requires a legal framework and appropriate consultation, coordination and cooperation mechanisms. Management, research, observation, information, communication and monitoring & evaluation capacities must also be consolidated and strengthened.The results obtained will contribute to (i) improving knowledge about the Mauritanian coastline; (ii) establishing sustainable and appropriate management of the coastline; (iii) contributing to the fight against climate change.Key words: Governance, Coastline, Climate change, Mauritania

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Lempereur, Morine. « Variabilité saisonnière et interannuelle de la croissance du chêne vert méditerranéen et vulnérabilité au changement climatique ». Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS075/document.

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Résumé :

La croissance secondaire est à l'origine de l'accumulation de biomasse pérenne par les arbres et détermine en partie la capacité des écosystèmes forestiers à stocker du carbone. Cependant, les contraintes environnementales sur la croissance en milieu méditerranéen sont encore mal décrites et nous ne savons pas comment les changements climatiques futurs vont les modifier. L'objectif de la thèse est de déterminer, principalement à partir de l'étude de l'allocation du carbone à la croissance secondaire, les réponses fonctionnelles saisonnières et interannuelles du chêne vert (Quercus ilex L.) aux variations climatiques en région méditerranéenne. L'utilisation de différentes approches expérimentales, à des échelles spatiales allant du cerne à l'écosystème et à des échelles temporelles allant de la journée à plusieurs dizaines d'années, a permis de mettre en évidence l'effet de différentes contraintes environnementales (disponibilité en eau, réchauffement de la température, et densité du peuplement) sur la croissance secondaire et la composition isotopique du cerne. L'étude de la phénologie de la croissance montre que celle-ci est contrôlée directement par les températures hivernales et le déficit hydrique, plus que par la disponibilité en éléments carbonés issus de la photosynthèse. De 1968 à 2013, les changements climatiques ont entrainé une contrainte hydrique de plus en plus précoce qui s'est trouvée compensée par un début de croissance initié plus tôt dans l'année, sous l'effet du réchauffement des températures hivernales, et une meilleure efficacité d'utilisation de l'eau, sous l'effet de l'augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique. La réduction de la mortalité et l'augmentation de la croissance observée dans des parcelles éclaircies montre que cette pratique sylvicole permet de préparer les taillis de chêne vert à l'intensification de la sècheresse prévue pour la région méditerranéenne
Tree secondary growth is responsible for woody biomass accumulation and is a major component of carbon storage in forest ecosystems. Environmental constraints on secondary growth in Mediterranean ecosystems must, however, be described in more to details to better understand how they will be modified by climate change. This dissertation aims at studying the functional responses of Mediterranean holm oak (Quercus ilex) to seasonal and inter-annual climate variations through the study of carbon allocation to secondary growth. Different experimental approaches, at spatial scales ranging from tree rings to the ecosystem and at temporal scales from the day to several decades, were used to identify the main environmental constraints (water availability, temperature warming, competition) to secondary growth and carbon isotopic composition of tree rings. The phenology of stem growth shows evidence for a direct environmental control on annual growth by winter temperature and summer drought that is more limiting than the carbon supply from photosynthesis. Climate change from 1968 to 2013 resulted in earlier water limitation on secondary growth, which was compensated by earlier growth onset, due to warmer winter temperature, and higher water use efficiency, due to increased atmospheric CO2 concentration. Thinning reduced tree mortality and increased stem growth, so thinning management in old holm oak coppices could prepare the ecosystem to better withstand the increasing drought forecasted for the Mediterranean region

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Pey, Alexis. « Réponses biochimiques et physiologiques des symbioses marines tempérées face aux changements climatiques ». Nice, 2012. http://www.theses.fr/2012NICE4009.

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Résumé :

Le changement climatique global induit des réactions significatives sur les écosystèmes marins pouvant conduire, chez les espèces sessiles, à des épisodes de mortalités massives. En Méditerranée nord-occidentale, de récents événements de mortalités ont sévèrement touchés les communautés de gorgonaires, menaçant ainsi leur survie mais également toue la biodiversité qui est associée. La mise en place de stratégies de conservation nécessite l’acquisition préalable des connaissances, que ce soit en écologique, génétique évolutive, physiologique, biochimique et génomique. Dans ce cadre ambitieux, ces études doctorales ont visé à mieux définir les réponses face à des stress thermiques de deux Cnidaires symbiotiques méditerranéens, la gorgone blanche Eunicella singularis et l’anémone de mer Anemonia viridis. Une première partie des travaux a été menée sur deux populations de gorgone blanche, associée à leurs symbiotes photosynthétiques (zooxanthelles), issues de deux zones géographiques aux profils thermiques contrastés. Cette étude nous a permis d’identifier les limites supérieures de thermorésistance des populations et d’évaluer les liens possibles entre les diversités génétiques des hôtes, et des symbiotes, et leur résistance thermique. Des études complémentaires ont ensuite permis d’identifier chez cette gorgone symbiotique des indices moléculaires précoces de réponse à l’hyperthermie, impliquant des défenses antioxydantes globales et l’ubiquitination des protéines. Enfin, des études menées sur l’anémone de mer ont permis d’approfondir les connaissances développées sur ce modèle concernant les enzymes antioxydantes et en particulier les glutathion peroxydases (GPx). Les mesures des activités GPx dans les différents compartiments de l’holobionte n’ont pas révélé de modifications majeures lors des stress, mais l’apparition d’une bande d’activité induite par l’hyperthermie pourrait représenter un nouvel indicateur potentiel de stress
Global climate change leads significant reactions on marine ecosystems which, when dealing with sessile species, can drive to episodes of mass mortalities. In the north-western Mediterranean Sea, recent events of mortalities severely impacted gorgonian communities, threatening their survival, but also all the associated biodiversity. The implementation of strategies of preservations requires preliminary acquisitions of the knowledge at ecological, evolutionary, physiological, biochemical, genomic and genetics levels. In this ambitious framework, these doctoral studies aimed to better define the answers induced by thermal stress of two Mediterranean symbiotic Cnidarians : the white gorgonian Eunicella singularis and the sea anemone Anemonia viridis. A first part of the works was carried out of two populations of the white gorgonian, associated with their photosynthetic symbionts (zooxanthelles), collected at two geographical zones with contrasted thermal profiles. This study allowed us to identify the superior limits of thermal resistance of the populations and to estimate the possible links between the genetic varieties of the hosts and the symbionts, and their thermal resistance. Complementary studies then allowed identifying, on this symbiotic gorgonian early molecular indicators induced by a hyperthermia, implying the global antioxidant defences capacities and the degree of protein ubiquitination. Finally, our studies led on the sea anemone allowed to deepen our knowledge developed on this model concerning the antioxidant enzymes and in particular the glutathione peroxidases (GPx). The measures of the GPx activities in the different holobiont compartments did not reveal major modifications during the stress, but the appearance of one activity band induced by the hyperthermia could represent a new potential marker of stress

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Thiam, Papa Masseck. « Effets des futurs changements climatiques sur la performance à long terme des chaussées souples au Québec ». Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30293/30293.pdf.

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Résumé :

La performance à long terme du réseau routier au Québec est fortement influencée par le climat et les conditions météorologiques (Doré et Zubeck, 2008). Parmi ces facteurs, des niveaux élevés de saturation dans les sols et les matériaux de chaussée peuvent être une cause importante de la détérioration des routes. Selon des scénarios de changements climatiques établis par Ouranos, le sud du Québec subira des augmentations de précipitations moyennes mensuelles de -0,1 % à 8,45 % sur un horizon de 2010 à 2039. Le but de ce projet est de quantifier l’effet de ces futures augmentations sur le comportement mécanique des structures de chaussées et des sols. Basé sur les données collectées dans des sections de routes instrumentées, une relation entre les précipitations et l’augmentation du niveau de saturation des couches de chaussée est proposée. Afin de déterminer la relation entre les propriétés mécaniques et la teneur en eau, les comportements en module réversible et en déformation permanente (quatre différents sols) ont été déterminés avec des essais triaxiaux et ont été validés avec un simulateur de charge routier. Une analyse d’endommagement est effectuée afin de quantifier la diminution de la durée de vie utile causée par les changements climatiques. Il a été montré que les augmentations de précipitations, prévues au Québec, auront un impact significatif sur la performance des chaussées. Ainsi, certaines techniques de mitigation seront proposées pour pallier la diminution de la vie utile des chaussées.
The long-term performance of the road network of the province of Quebec (Canada) is strongly influenced by the climate and the weather conditions. Amongst other factors, high levels of saturation in soils and pavement materials are believed to be an important cause of pavement deterioration. According to the climate change scenarios established by Ouranos (2010), the North and South of Quebec will undergo an average precipitation increase from -0.1% to 8.45% in a future horizon of 2010-2039. The purpose of this project is to quantify the effect of these expected precipitation increases on the mechanical behavior of road structures, materials and soils. Based on literature and on data collected on instrumented road sections, a relationship between precipitation increase and saturation level of pavement layers is proposed. The resilient modulus and permanent deformation behavior for various water contents and four different subgrade soils was determined using triaxial tests, which were validated using small-scale heavy vehicle simulator, in order to determine the existing relationship between mechanical properties and moisture contents. Using the precipitation increase scenarios and the preset models, a damage analysis is performed to quantify the decrease of pavements service life caused by climate change. It is found that climate change, and more precisely the increase of precipitation expected in the Province of Quebec, will have a significant impact on pavement performance and that adapted pavement structures and materials, such as improved drainage, increased structural capacity or materials with reduced sensitivity to water, are possible options to reduce the loss of pavement life associated with climate change.

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Joannin, Sébastien. « Changements climatiques en Méditerranée à la transition Pléisctocène inférieur-moyen : pollens, isotopes stables et cyclostratigraphie ». Lyon 1, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347549.

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Résumé :

L’analyse pollinique a été appliquée à six coupes (Santa Lucia, Montalbano Jonico, Site ODP 976, Tsampika et Shamb) réparties sur un transect de 4. 000 km de la région ouest-méditerranéenne au Petit Caucase. Elles ont enregistré des modifications identiques de la végétation sur toute la Méditerranée témoignant des cyclicités climatiques du Pléistocène inférieur-moyen (1,600-0,700 Ma), malgré l’existence d’un gradient longitudinal. Les taxons thermophiles ont subi un accroissement de l’aridité et des extrêmes climatiques plus prononcés dans cet intervalle. Les cycles climatiques forcés par l’obliquité se répercutent sous la forme de successions de végétation à long terme. La même dynamique de végétation existait à court et à plus long terme. Elle était forcée par la précession et son modulateur, l’excentricité. L’influence de ces paramètres se superpose, il n’y a pas de relais de l’obliquité par l’excentricité en Méditerranée durant la transition du Pléistocène inférieur-moyen
Pollen analysis has been performed on six sections (Santa Lucia, Montalbano Jonico, Site ODP 976; Tsampika and Shamb) placed along a 4,000 km long transect from the Western Mediterranean region to Little Caucasus. These sections recorded same vegetation changes related to climatic cycles occurred throughout the Mediterranean region during the Early-Middle Pleistocene (1. 600-0. 700 Ma), despite an observed longitudinal gradient. Mesothermic taxa were affected by the increasing aridity and the extremes related to climatic cycles during this considered time-window. “Long-term” vegetation successions were controlled by climatic cycles related to the obliquity forcing. A similar vegetation dynamics with short and longer-term durations were forced by precession and its modulator (the eccentricity), respectively. Influences of both parameters were superimposed. The expected shift from obliquity to 100 ka long-cycles related to eccentricity is not observed in the Mediterranean region during the Mid-Pleistocene Transition

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Gerome, Camille. « Les initiatives de transition comme facteur de développement des capacités territoriales d'adaptation aux effets des changements climatiques ». Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV026/document.

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Résumé :

Afin de répondre aux enjeux sociaux d'adaptations aux effets des changements climatiques, cette thèse participe à la compréhension des processus de développement de capacité d'adaptation. L'objet d'étude principal porte sur les dynamiques citoyennes spontanées de transition. Il s'agit de groupe de citoyen souhaitant agir localement pour le développement de leur territoire de manière cohérente autour de valeurs partagées.Cette thèse contribue à démontrer l'émergence et le développement de pratiques sociales innovantes, assimilable à des innovations sociales dans des arènes de transition reproduisant les caractéristiques des niches, espace protégé et restreint encourageant l'incubation. Ces innovations sociales, favorisé par la mise en réseau, la cohésion et le partage de valeurs contribuent au développement de capacité d'adaptation à travers une volonté de transmission, des pratiques d'essaimage et une dynamique globale d'inclusion.Concrètement, cette étude porte sur deux initiatives de transition semblable dans leurs intentions et différentes par leur histoire. Elles participent à considérer une nouvelle dynamique de société à la fois spontanée, autonome et inclusive. En se positionnant ni "contre" le territoire et ses institutions, ni "sans" eux, ces initiatives de transition représentent des alternatives remarquables pour conduire vers des sociétés plus coopératives et davantage capables de s'adapter aux effets des changements climatiques
To respond to social issues of adaptation to the effects of climate change, this thesis contributes to the understanding of adaptation capacity development processes. The main subject is the spontaneous transitional citizens dynamics. It is about a group of citizens wishing act locally for the development of their territory in a coherent way around shared values.This thesis helps to demonstrate the emergence and the development of innovative social practices. This is comparable to social innovations in transition arenas who reproduce characteristics of niches: protected and restricted space encouraging incubation. These social innovations, fostered by networking, cohesion and the sharing of values, contribute to the development of adaptability through a desire for transmission and a global dynamic of inclusion.Concretely, this study focuses on two transition initiatives similar in their intentions and different in their history. They participate in considering a new dynamic of society that is both spontaneous, autonomous and inclusive.By positioning itself neither "against" the territory and its institutions, nor "without" them, these transition initiatives represent remarkable alternatives to lead to more cooperative societies and more able to adapt to the effects of climate change

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Nevoux, Marie. « Réponse démographique des populations longévives aux changements climatiques : importance de la variabilité spatio-temporelle et de l'hétérogénéité individuelle ». Phd thesis, Université de La Rochelle, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00245570.

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Résumé :

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'impact de la variabilité environnementale sur des populations longévives, et d'estimer le rôle de la variabilité spatio-temporelle ainsi que de l'hétérogénéité individuelle dans la réponse de ces populations aux variations de leur environnement. Cette étude s'articule autour de l'analyse démographique de trois populations longévives et migratrices : une population de Cigognes blanches (Ciconia ciconia) et deux populations d'Albatros à sourcils noirs (Thalassarche melanophris). Les fluctuations des conditions climatiques sont utilisées comme des indices de la variabilité environnementale subie par les populations. L'analyse commune de ces populations vivant dans des environnements différents a permis de dégager des patrons généraux capables d'expliquer l'impact de la variabilité environnementale sur ces populations longévives. La réponse des populations aux fluctuations des indices climatiques semble fortement reliée à la stratégie démographique de ces populations. Cela se traduit par une relation négative entre l'impact du climat et la contribution des différents paramètres démographiques au taux de croissance des populations, à travers notamment une canalisation marquée de la survie adulte. Cependant, si cette relation peut faire croire à une réponse simple et unique de tous les individus à un indice climatique donné, une analyse plus fine met en évidence un système plus complexe de réponses diversement contrastées. En effet, les conditions saisonnières liées à la variabilité spatio-temporelle de l'environnement auxquelles sont soumises ces populations migratrices ont des effets distincts sur la démographie de ces populations. Par ailleurs, les individus ne sont pas tous identiques au sein d'une population. Cette étude souligne l'importance de prendre en compte l'hétérogénéité entre les individus (liée à l'âge et à l'expérience de reproduction) dans la réponse des populations aux fluctuations des conditions climatiques, pour en comprendre la dynamique. Enfin, les prédictions de changements climatiques n'annoncent pas de déclin à court terme des populations étudiées. Cependant, l'intérêt de ce type de prédictions est actuellement limité par la difficulté de projeter la réponse d'une population dans des gammes de conditions nouvelles.

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Gadenne, Hélène. « Les effets des changements climatiques et des changements d'usages sur les oiseaux d'eau migrateurs : une approche mécaniste chez un oiseau emblématique, la Cigogne blanche ». Phd thesis, Université de Poitiers, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00748802.

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Résumé :

Comprendre les adaptations qui permettent aux espèces de vivre dans des environnements variables, temporellement et spatialement, est essentiel pour prédire la façon dont elles peuvent répondre aux changements globaux actuels et futurs. De nombreuses études à long terme ont montré que les fluctuations climatiques affectaient la dynamique des populations, mais l'influence relative des processus de sélection d'habitat et de densité-dépendance sur la sélection d'habitat est encore mal connue et expliquée. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier, d'une part, par une approche corrélative, la sélection d'habitat densité-dépendante à quatre échelles spatiales différentes, chez une population de cigognes blanches (Ciconia ciconia) en augmentation; et d'autre part, par une approche mécaniste, d'étudier les effets relatifs du climat, de l'habitat et de l'expérience des reproducteurs en termes de fitness (nombre de jeunes produits, condition corporelle des jeunes et sexe-ratio) chez cet oiseau, suivi depuis 30 ans dans un milieu sensible, les zones humides de l'ouest de la France, en Charente-Maritime. Ce travail a contribué à identifier des mécanismes qui conduisent aux décisions de sélection d'habitat de nidification qui restaient encore mal compris, et appuie les travaux qui montrent que la dégradation des habitats par les activités humaines peut influer sur les décisions de sélection d'habitat. De plus, ces résultats apportent des informations essentielles à la compréhension des adaptations de cette population dans un environnement variable, ce qui permet de prédire plus efficacement le devenir de la population face aux changements environnementaux futurs.

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Gadenne, Hélène. « Les effets des changements climatiques et des changements d’usages sur les oiseaux d’eau migrateurs : une approche mécaniste chez un oiseau emblématique, la Cigogne blanche ». Thesis, Poitiers, 2012. http://www.theses.fr/2012POIT2278/document.

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Résumé :

Comprendre les adaptations qui permettent aux espèces de vivre dans des environnements variables, temporellement et spatialement, est essentiel pour prédire la façon dont elles peuvent répondre aux changements globaux actuels et futurs. De nombreuses études à long terme ont montré que les fluctuations climatiques affectaient la dynamique des populations, mais l'influence relative des processus de sélection d'habitat et de densité-dépendance sur la sélection d'habitat est encore mal connue et expliquée. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier, d'une part, par une approche corrélative, la sélection d'habitat densité-dépendante à quatre échelles spatiales différentes, chez une population de cigognes blanches (Ciconia ciconia) en augmentation; et d'autre part, par une approche mécaniste, d'étudier les effets relatifs du climat, de l'habitat et de l'expérience des reproducteurs en termes de fitness (nombre de jeunes produits, condition corporelle des jeunes et sexe-ratio) chez cet oiseau, suivi depuis 30 ans dans un milieu sensible, les zones humides de l'ouest de la France, en Charente-Maritime. Ce travail a contribué à identifier des mécanismes qui conduisent aux décisions de sélection d'habitat de nidification qui restaient encore mal compris, et appuie les travaux qui montrent que la dégradation des habitats par les activités humaines peut influer sur les décisions de sélection d'habitat. De plus, ces résultats apportent des informations essentielles à la compréhension des adaptations de cette population dans un environnement variable, ce qui permet de prédire plus efficacement le devenir de la population face aux changements environnementaux futurs
Understanding adaptations that allow species to live in temporally and spatially variable environments is crucial to predict how species may respond to current and future global changes. Long-term studies have shown that climatic variations affect the dynamic of populations. However, the relative influence of habitat selection and density-dependence processes is still poorly understood and explained. The aim of this thesis is, firstly by a correlative approach, to investigate the density-dependent habitat selection at varying spatial scales in an increasing white stork (Ciconia ciconia) population. Secondly, by a mechanistic approach, we studied the relative effects of climate, habitat and breeder experience in terms of reproductive fitness (fledging success, body condition and sex ratio) in this population monitored for 30 years in a sensitive wetland in Charente-Maritime, western France. This work helped identifying the mechanisms that lead to nesting habitat selection. This work supports research showing that habitat degradation by human activities may affect habitat selection decisions. In addition, these results provide crucial information to understand the adaptations of this population in a changing environment, which allows predicting more efficiently the response of the population to future environmental changes

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Caignard, Thomas. « Variabilité phénotypique et génétique des traits de reproduction de deux espèces de chêne blanc européen (Quercus petraea et Q. robur) ». Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0060/document.

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Résumé :

La dynamique et le fonctionnement des écosystèmes forestiers dépendent fortement de la reproduction des arbres. Ainsi de nombreux travaux se sont intéressés aux fortes fluctuations interannuelles à la fois synchrones et non prévisibles des productions de graines, mais très peu d’études ont pu caractériser la sensibilité aux variables climatiques et le déterminisme des traits de reproduction. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié la reproduction de deux espèces de chênes tempérés européens (Quercus petraea et Quercus robur) avec pour objectifs (i) d’évaluer l’évolution des traits de reproduction au cours des deux dernières décennies, notamment vis-à-vis des changements de température, (ii) d’estimer la contribution des facteurs génétiques et environnementaux à la variation de ces traits le long de gradients environnementaux et enfin (iii) d’estimer l’héritabilité des traits de reproduction ainsi que d’identifier les régions du génome qui leurs sont associées. A partir de suivis long-termes de l’effort de reproduction « in situ » sur tout le territoire de France métropolitaine, nous avons pu mettre en évidence une augmentation significative de la production fruitière des chênes au cours des 14 dernières années. Ces accroissements du nombre et de la taille des glands sont fortement corrélés à l’augmentation des températures printanières. Cette sensibilité à la température a par ailleurs pu être confirmée grâce à un dispositif indépendant installé le long de gradients altitudinaux dans les Pyrénées. Nos résultats montrent également une différenciation génétique entre les populations provenant du gradient altitudinal et une opposition de signes entre les clines génétique et phénotypique « contre-gradient » pour les deux traits de reproduction étudiés. Contrairement aux traits de croissance pour lesquels nous observons un « co-gradient », le « contre gradient » observé pour la reproduction suggère que les variations génétiques contrecarrent en partie la forte plasticité environnementale, minimisant ainsi la tendance (ou patron) de l’effort de reproduction avec la température. Enfin, nous avons observé une forte héritabilité pour chacun des traits de reproduction chez le chêne pédonculé dans une famille de pleins frères, confirmant l’existence d’un déterminisme génétique évoqué précédemment. De plus, nous avons identifié pour la première fois chez les arbres forestiers, des locus à caractère quantitatif (QTLs) associés à la reproduction du chêne. Ces résultats suggèrent qu’en réponse à des changements environnementaux, les traits de reproduction ont la capacité de répondre à la sélection et de faciliter l'adaptation locale, et ainsi apportent de nouvelles perspectives dans l’étude de la réponse des arbres forestiers aux changements climatiques
Forest ecosystem dynamics closely depend on tree reproduction. Many studies have investigated the synchronous and non-predictable year-to-year variability of seed production, characteristic of masting species. However, little is known about the sensitivity of tree reproduction to climate variables and to which extent this phenotypic variability is genetically and/or environmentally driven. We intensively studied the reproduction of two European temperate oaks and our aims were (i) to characterize the change in reproductive traits over the last two decades, (ii) to assess the determinism of their variations along environmental gradients and (iii) to estimate the heritability of reproductive traits and identify the regions of their genome related to reproduction. We were able to show a dramatic increase in seed production over the last 14 years. This increase in seed production and size was significantly correlated with increasing spring temperatures. We then confirmed this sensitivity to temperature by studying the reproduction of oak populations growing along the elevation gradient of the Pyrenees. Based on a common garden approach, we then showed significant genetic differentiation between oak provenances and demonstrated that the genetic and phenotypic clines for the reproductive traits observed along the environmental gradient have opposite signs (counter-gradient). Contrary to growth traits, for which genetic variation parallels phenotypic variation, the counter-gradient observed for reproduction-related traits suggested that genetic variation partly counteracts the phenotypic effect of temperature, moderating the change in reproductive effort according to temperature. Finally, using a full-sib family where reproduction was monitored during four consecutive years, we found a high heritability of reproductive traits and showed high genetic differentiation between trees of a same population, which confirms the significant genetic determinism observed earlier. Furthermore, we were able to identify for the first time in forest trees quantitative trait loci (QTLs) associated with seed production and size. Our findings show that reproduction-related traits may undergo evolutionary changes under selective pressure and may be determinant for tree adaptation in response to environmental changes

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Coulis, Mathieu. « Effets des changements climatiques sur l’activité des organismes du sol et la décomposition des litières en milieu méditerranéen ». Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20252.

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Résumé :

La disponibilité en eau est le principal facteur limitant le fonctionnement des écosystèmes méditerranéens. Des sècheresses plus marquées ou plus fréquentes pourraient avoir d'importantes répercussions sur l'activité et la diversité de la faune du sol qui régule la décomposition des litières et le cycle des nutriments. Dans cette thèse j'ai étudié expérimentalement les interactions entre une modification des apports en eau et l'impact de la macrofaune détritivore sur les processus de décomposition en conditions méditerranéennes. Dans une première partie, j'ai étudié l'effet d'une espèce de détritivore très abondante localement, Ommatoiuus sabulosus, sur la décomposition des litières d'arbustes de garrigue. Une expérience d'un mois en microcosmes a permis d'étudier ses effets directs (via la consommation de litière) et indirects (via l'activité microbienne dans ses fèces) sur la perte de masse des litières et les communautés microbiennes à deux niveaux d'humidité contrastés. Dans une autre expérience d'un an sur le terrain, la mise en place de sachets de litières et de fèces à deux profondeurs dans un sol de garrigue a permis d'étudier les effets d'Ommatoiulus à plus long terme. Les principaux résultats montrent que sa consommation de litière est moins affectée par la sècheresse que la décomposition microbienne, mais que, à court terme, Ommatoiulus ne stimule pas la minéralisation de la matière organique, quelles que soient les conditions d'humidité. En revanche, à plus long terme, Ommatoiulus peut accélérer la décomposition de certaines litières comme le chêne kermès, puisque des fèces issues de cette litière déposées à la surface du sol pendant un an perdent plus de masse que de la litière non-consommée. Cette stimulation semble liée à un lessivage plus important des composés organiques solubles dans les fèces et ne se produit qu'à la surface du sol. En profondeur, où l'humidité du sol est plus favorable à la décomposition, la perte de masse des fèces augmente. Ce résultat suggère qu'en facilitant l'enfouissement de la matière organique dans le sol, les détritivores peuvent accélérer la décomposition.Dans une seconde partie, j'ai cherché à évaluer l'importance de la diversité fonctionnelle des litières et des détritivores pour le processus de décomposition. Grâce à une approche basée sur les traits, des assemblages d'espèces représentant un fort gradient de dissimilarité fonctionnelle mais ayant une richesse spécifique constante, ont été créés pour étudier la réponse de la relation diversité-fonction à la sécheresse. Les résultats de cette expérience menée à l'Ecotron de Montpellier, montrent que la dissimilarité fonctionnelle des litières et des détritivores explique jusqu'à 20% de la variation observée dans plusieurs processus clefs du fonctionnement du sol, tels que la perte de masse des litières et le lessivage du carbone et de l'azote dans le sol superficiel. Toutefois, les effets de l'identité des espèces présentes aux deux niveaux trophiques restent plus importants que ceux de la dissimilarité fonctionnelle. Bien que la sécheresse influence fortement les processus étudiés, les relations diversité-fonction ne sont pas modifiées par un changement de la disponibilité en eau. Cependant, les assemblages d'espèces les plus performants en conditions d'humidité favorables sont aussi les plus fortement affectés par la sécheresse, ce qui suggère qu'il existe un compromis entre l'efficacité des organismes du sol et leur capacité à résister à une perturbation
Water availability is a major limiting factor for the functioning of Mediterranean ecosystems. More pronounced drought could severely impact soil fauna activity and diversity that could in turn affect litter decomposition and nutrient cycling. In my PhD thesis I investigated experimentally the interactions between changing water availability and detritivorous macrofauna on decomposition and associated processes in a “garrigue”, a typical Mediterranean woody shrub dominated ecosystem.In the first part of my thesis, I studied the impact of Ommatoiulus sabulosus, an abundant diplopod species in garrigue ecosystems, on shrub litter decomposition. During a one month experiment, I studied the direct (litter consumption) and indirect (microbial activity in feces) effects of this detritivore on litter mass loss and microbial communities under two contrasted moisture levels. In a different experiment, I placed litterbags filled with litter or feces in the field at the soil surface or at 5cm soil depth during one year in order to study the long term impact of Ommatoiulus on decomposition. A key result was that detritivores maintain litter consumption in dry conditions when microbial driven decomposition drastically dropped. However, this detritivore effect do not lead to an overall increased organic matter mineralization irrespective of moisture conditions, at least in the short term. In contrast, under field conditions and over a longer time period, Ommatoiulus increases decomposition of certain species such as Quercus coccifera, since feces from this species decomposes faster than un-ingested litter after one year at the soil surface. This stimulation is likely due to a higher leaching of soluble compound in feces. Moreover, in depth feces decomposition increases relative to that of intact leaf litter, possibly indicating that more favorable soil humidity is more favorable to decomposition. Collectively, my results suggest that detritivores can strongly increase decomposition by transforming leaf litter into feces of different organic matter quality, and by facilitating the transfer of organic matter into the soil.In the second part, I evaluated the importance of functional dissimilarity of leaf litter and detritivores on decomposition processes. Using a trait based approach, species assemblages were constructed in order to obtain a gradient of functional dissimilarity of both, leaf litter and detritivore communities, while keeping species numbers constant. The different communities were kept under controlled conditions at the European Ecotron in Montpellier to study the effect of changing functional dissimilarity on process rates at two different moisture conditions. I found that detritivore and litter functional dissimilarity explain up to 20 % of the observed variation for several key soil processes including litter mass loss and the leaching of dissolved organic carbon and nitrogen from top soil. However, effects of species identity at both trophic levels have a larger impact on process rates than functional dissimilarity. In general, drought strongly affects soil processes but does not alter the diversity-function relationship. Species assemblages resulting in highest process rates at favorable moisture level are also the most negatively affected by drought, suggesting a tradeoff between the efficiency of soil organisms and their ability to resist perturbation

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Defossez, Emmanuel. « Effets des interactions biotiques sur la régénération des forêts le long de gradients climatiques ». Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00947800.

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Résumé :

Comprendre comment les variations du climat pourraient influencer le recrutement des arbres en forêt est un défi car la germination, la croissance et la survie des semis sont particulièrement sensibles aux facteurs biotiques et abiotiques. Plusieurs modèles conceptuels généraux, (la " stress gradient hypothesis " SGH et " latitudinal herbivory theory " LHT,) suggèrent que la nature et l'intensité des interactions biotiques varient le long de gradients environnementaux. Ces modèles constituent une base théorique utile pour déterminer le rôle des interactions biotiques dans la réponse des communautés végétales aux variations du climat. Cependant, les études portant sur la SGH se sont limitées aux interactions directes entre plantes et ont négligé les interactions complexes. Les théories développées pour des niveaux trophiques supérieurs (comme la LHT) sont quant-à elles sujettes à débat et ne considèrent qu'un nombre limité d'interactions. Les interactions avec les micro-organismes du sol ont par exemple été négligées. Dans cette thèse, j'ai analysé comment les interactions directes et indirectes entre les semis, les arbres adultes, la végétation herbacée, les insectes herbivores et les pathogènes du sol varient en nature et en intensité le long de gradients climatiques. Pour explorer les interactions entre plantes, j'ai effectué une expérimentation s'appuyant sur la variabilité spatio-temporelle des conditions climatiques dans les Alpes. Les résultats montrent que les effets directs de compétition de la canopée et de la végétation herbacée augmentent avec la température. Cependant, pour les sites les plus chauds, la facilitation indirecte pourrait limiter la compétition directe des herbacées. Pour les interactions avec insectes herbivores,nous avons montré que le long de gradients d'altitude et de latitude, l'herbivorie est minimale là où les stress thermiques et hydriques est fort. Enfin, pour les interactions avec les micro-organismes du sol, nous avons mesuré en chambre de culture la survie de plantules de hêtre dans des sols, stérilisés ou non, collectés le long d'un gradient d'altitude. Les résultats montrent que les effets négatifs des micro-organismes sont plus faibles quand les communautés microbiennes proviennent de sols d'altitudes. Cette thèse suggère que les effets directs négatifs des plantes, des insectes herbivores et des pathogènes du sol sur les semis dominent dans les environnements chauds et productifs et s'atténuent dans des conditions plus froides. Les interactions indirectes semblent varier inversement et pourraient ainsi tamponner l'effet des interactions directes.

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Flores-Mejia, Sandra. « Les effets de la température et des changements climatiques sur la performance relative d'un réseau trophique : plante-herbivore-parasitoïde ». Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27306.

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Résumé :

À l’intérieur d’un réseau trophique, les différents niveaux trophiques réagissent différemment aux changements de la température, car certains organismes sont plus sensibles que d’autres. Dû à l’interdépendance entre les différents niveaux, même le plus petit changement de la température peut déclencher des différences en cascade de la performance de toutes les composantes du réseau. Ceci peut mener à l’effondrement partiel ou total du système. Dans le cadre de mon projet, je me suis intéressée aux effets de la température et des changements climatiques sur la performance relative d’un réseau tritrophique (plante-herbivore-parasitoïde). Les objectifs généraux étaient de déterminer : a) Quel niveau trophique est le plus sensible à l’augmentation de la température? et b) Quels sont les effets des changements climatiques sur l’ensemble du réseau trophique? Afin de pouvoir évaluer l’effet de la température sur l’ensemble du réseau trophique, j’ai développé trois paramètres de la performance relative en utilisant la biomasse comme monnaie commune : la productivité nette générationnelle (NGP), le taux de performance relative d’un réseau bitrophique (φh/p), et le taux de performance relative d’un réseau tritrophique (φ3t). En général, mes résultats suggèrent que la fenêtre thermique de la performance relative de chaque niveau trophique est plus large à la basse du réseau (c.-à-dire pour la plante) et qu’elle est réduite d’environ 4 °C pour chaque niveau trophique subséquent. Aussi, les valeurs de φh/p suggèrent que les pucerons sont plus performants que la plante à basse température, mais ils sont incapables de se reproduire au-delà de 28 °C, ce qui donne un avantage aux plantes. Néanmoins, cet avantage ne peut être maintenu longtemps dû aux effets négatifs des températures élevées sur la biologie de la plante. Les valeurs de φ3t suggèrent que la performance du réseau tritrophique est gouvernée par des cascades trophiques du type « top-down », mais la variation inter et intraspécifique de la plante-hôte joue un rôle majeur dans la productivité relative du système. Les résultats des expériences de régime thermique simulé pour l’horizon 2050 suggèrent que : malgré une fenêtre thermique plus réduite, le parasitoïde a la performance relative la plus grande du système, dans les trois scénarios testés. Ceci suggère, possiblement, une plasticité thermique plus grande que prévue à ce niveau trophique. Néanmoins, en absence du parasitoïde, l’herbivore domine le système. La réponse de la performance relative du réseau tritrophique est la même dans trois scénarios testés, malgré une différence d’environ 4 °C entre eux. Par contre, l’exposition à long terme aux températures élevées a un effet négatif sur l’accumulation de la biomasse sur les trois composantes du réseau au niveau individuel et collectif. Ceci est la première étude à évaluer de façon empirique et exhaustive les effets de la température sur autant d’interactions plante-herbivore-parasitoïde, afin de déterminer la performance relative d’un système tritrophique de façon holistique.
Each trophic level of a food-web reacts differently to changes in temperature, because some species are more sensitive than others. Because of the interdependence between the different trophic levels, even the smallest change in temperature could trigger cascading effects throughout the food-web. This may cause a partial or total collapse of the system. As part of my project, I was interested in the effects of temperature and climate change over the relative performance of a tri-trophic food web system (plant-herbivore-parasitoid). The general objectives were to determine: a) which trophic level is more sensitive to an increase in temperature? and b) What are the effects of climate change on a food-web as a whole? In order to determine the effects of temperature on the whole food-web, I developed three parameters to measure the relative performance, by using biomass as common currency between the three trophic levels. The developed parameters are: net generational productivity (NGP), the bi-trophic food-web ratio (φh/p), and the tri-trophic food web ratio (φ3t). In general, my results suggest that the thermal window of the relative performance of each trophic level has a wider span at the base of the food-web (e.g. the plant) and it is reduced by about 4 °C for each subsequent trophic level. Also, the (φh/p) values obtained, suggest that the aphids have the highest performance at low temperatures, but they are incapable of reproducing beyond 28°C, which gives the plant a competitive advantage. Nonetheless, this advantage cannot be maintained for long, due to the negative effects of temperature on the biology of the plant. The φ3t values suggest that the performance of the food-web is influenced by trophic cascades in a « top-down » fashion; but both the inter- and intra-specific variation of the host plant plays a major role in the productivity of the system. The results of the experiments about climate change suggest that: in all three tested climate change scenarios, the parasitoid has the largest relative performance of the system in spite of having the smallest thermal window. This suggests a greater thermal plasticity than previously thought. Nonetheless, in the absence of parasitoids, the herbivore dominates the system. Although there was a 4 °C difference between the three climate change scenarios that were tested, the the performance of the tri-trophic food-web was not significantly affected. In comparison, under two 2050 climate change scenarios, the long-term exposure to high temperatures has a negative effect on the accumulation of biomass for the three components of the food web, both individually and collectively. This is the first study to evaluate empirically and exhaustively the effects of temperature over a great range of plant-herbivore-parasitoid interactions, in order to determine the relative performance of the system in a holistic way.

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Puissant, Jérémy. « Effets des changements climatiques sur la dynamique de décomposition microbienne du carbone organique du sol en prairie subalpine calcaire ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAS008/document.

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Résumé :

Les sols de montagne constituent un réservoir majeur de carbone stocké sous forme de matière organique (carbone organique du sol, COS), potentiellement hautement vulnérable aux changements des conditions climatiques. Afin de comprendre les répercussions des changements des conditions climatiques sur la dynamique du COS des sols de montagne, cette thèse s'appuie sur une expérimentation de transplantation altitudinale de monolithes de sol de prairie subalpine calcaire, mise en place dans le Jura Suisse en 2009. Cette expérimentation permet de simuler deux scénarios réalistes de changements climatiques attendus au cours du 21éme siècle, visant à réchauffer et assécher le climat (+2°C et +4°C ; -20% et -40% de précipitations).La démarche conceptuelle de cette thèse a été d'étudier les effets des changements des conditions climatiques (variations saisonnières et manipulation climatique) au bout de quatre années d'expérimentation sur (i) la dynamique des communautés microbiennes et de leur activité enzymatique de décomposition du COS, (ii) la dynamique de différents pools de COS qui constituent la ressource énergétique des micro-organismes décomposeurs, (iii) les interactions s'établissant entre les communautés microbiennes et leurs ressources énergétiques et (iv) les stocks de COS du sol.Nos résultats montrent une très forte dynamique saisonnière du processus de décomposition microbienne se traduisant par de fortes activités enzymatiques de décomposition, une biomasse microbienne plus importante et une structure des communautés microbienne différente lors de la saison hivernale par rapport à la saison estivale. Ces résultats sont en lien avec la dynamique observée des pools les plus labiles du COS (C organique extractible à l'eau et C organique particulaire libre), et des modèles d'équations structurelles montrent que les conditions climatiques (variations saisonnières et manipulation climatique) modifient les interactions s'établissant entre les communautés microbiennes et leurs ressources pour contrôler la décomposition enzymatique du COS.Enfin, ce travail de thèse montre une forte diminution des concentrations en COS sous l'effet de la manipulation climatique, qui ne peut être expliquée par une décomposition microbienne accrue du COS. Au contraire, nos résultats suggèrent que la diminution de la concentration en COS pourrait être due à l'accélération des processus pédologiques naturels sous les scénarios de changement climatique au sein de ces sols calcaires de prairies subalpines, avec une décarbonatation accrue favorisant la lixiviation du carbone organique dissous et le lessivage du pool de COS associé aux argiles. Ces résultats inédits offrent de nouvelles perspectives de recherche sur les effets des changements climatiques sur l'évolution des stocks de COS
Mountain soils stocks huge quantities of carbon as soil organic matter (SOM) which may be highly vulnerable to climate change and thus alter the atmospheric greenhouse gases concentration at a decadal timescale. To understand the effect of climate conditions on the dynamics of mountain soil organic carbon (SOC), a climate change experiment was set up in October 2009 in Swiss Jura subalpine grassland soils. The climate change experiment (soil transplantation) simulated two realistic climate change scenarios, with increased air temperatures ranging between 2 °C and 4 °C and decreased precipitation ranging between 20% and 40%. These changes reflect current predictions of climate change for the 21th century in temperate mountain regions.We studied the effect of climate conditions (climate manipulation and seasonal changes) after four years of climate experiment on (i) the dynamic of microbial decomposition, microbial abundance and community structure, (ii) the dynamic soil organic matter pools with contrasted turnover rate and representing the energetic resource of microbial communities, (iii) the interactions between microbial communities and soil organic matter pools and (iv) the soil organic carbon stocks.This work shows a strong seasonal dynamics of microbial decomposition with higher enzymatic activities, higher microbial abundance and shift of microbial community structure in winter than in summer. These results were linked to the seasonal organic matter labile pools dynamics. Moreover structural equation modeling shows that climate manipulation differently influences the drivers of SOC enzymatic decomposition in summer and winter.Finally, this work shows a strong decrease of soil organic carbon concentration under the climate change manipulation which cannot be explained by an increase of microbial activities. In contrast, our results suggest that the observed climate-induced decrease in bulk soil organic C content was due a SOC decrease in the most biogeochemically stable SOM fraction associated with a decrease in clay content and a decrease of soil calcareous concentration. Thus, our results hint more so towards an effect of SOM leaching (Gavazov, 2013) to explain the climate effect on SOC content than an effect of microbial and/or plant activities

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Guo, Chuanbo. « Modélisation des effets des changements climatiques et des activités anthropiques sur les assemblages des poissons des lacs en Chine ». Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2333/.

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Résumé :

La connaissance de la distribution spatiale des espèces et des communautés dans les écosystèmes est un préalable indispensable à la compréhension du fonctionnement et les processus des écosystèmes ainsi que les questions de conservation et d'aménagement du territoire. Dans le contexte des changements globaux, le changement climatique et les activités anthropiques sont reconnus comme des déterminants majeurs de la diversité et des patrons de distribution des poissons, affectant ainsi les propriétés et la structure des écosystèmes aquatiques. Cependant, très peu d'efforts ont été entrepris pour étudier la diversité et le fonctionnement de ces écosystèmes lacustres en Chine. Dans cette thèse, nous contribuons à mettre en évidence les effets des changements climatiques et des activités anthropiques sur les patrons de diversité et de distribution des poissons, ainsi que sur le fonctionnement des écosystèmes en nous appuyant sur des approches de modélisation écologique. Dans le premier temps, nous avons déterminé les distributions et les assemblages globales de 425 espèces et sous-espèces de poissons dans 135 lacs distribués à travers le territoire chinois en utilisant une nouvelle approche multi-espèce ajustée par l'arbre multi-variable de régression et connu sous le nom de MRT. Cinq assemblages de poissons ont pu être définis par la classification contrainte avec un total de 107 espèces indicatrices identifiées. Nous avons montré une différence significative de la diversité spécifique pour chaque assemblage : la diversité spécifique des poissons dans le plateau étant significativement plus faible que celle des lacs des plaines. Cependant, la diversité de l'assemblage de l'ensemble des plateaux est plus importante que celle d'autres régions. Par ailleurs, nos résultats indiquent que l'altitude, la température minimale du mois le plus froid, la gamme de température annuelle et les précipitations du mois le plus sec sont des facteurs important dans la détermination des assemblages et des patrons de distribution des poissons des lacs chinois. Dans un 2ème temps, le modèle MRT a été utilisé pour prédire la richesse spécifique et la distribution des espèces de poissons sous l'influence du changement climatique dans le but d'améliorer la gestion et la conservation des poissons en Chine. Nos résultats montrent que MRT est un modèle fiable et idéal pour prédire la communauté multi-spécifique de poissons. Au niveau de la composition spécifique, l'altitude apparait comme le meilleur des prédicteurs, suivi par les précipitations au cours du mois le plus sec, la gamme de température annuelle et la température annuelle moyenne. Pour la richesse spécifique, les précipitations au cours du mois le plus sec, la température maximale du mois le plus chaud et l'aire des lacs sont des facteurs majeurs pour prédire les patrons de distribution et de richesse des poissons. Dans un 3ème temps, nous examinons la capacité et l'incertitude associé aux modèles d'ensemble (c'est à dire à la combinaison des prédictions issues de diffrents modèles de distribution d'espèces (SDM)) pour prédire la distribution et la diversité des espèces de poissons. L'impact potentiel de 2 sources d'incertitude a été démontré : les caractéristiques des espèces (c'est à dire la prévalence des espèces, l'altitude, les gammes de températures et de précipitations) et les techniques de modélisation (méthodes de calibration et d'évaluation). Nos résultats montrent que les prédictions issues d'un simple modèle de distribution (SDM) est très variable et même douteuse pour l'ensemble des espèces considérée alors qu'une approche d'ensemble donne de meilleures prédiction. Nous avons aussi montré qu'il n'y a pas d'influence significative des méthodes d'évaluation sur les sorties du modèle. Nous montrons que les caractéristiques des espèces, la prévalence des espèces, l'altitude et la gamme de précipitations pourraient fortement affecter les résultats des SDMs, alors que la gamme de températures n'a pas d'influence significative. Finalement, nous avons vérifié l'hypothèse selon laquelle la distribution des espèces à faible aire de distribution peut être prédite avec plus de précision que la distribution des espèces à large échelle de distribution. Finalement, l'étude a été focalisée sur l'évaluation des effets des activités anthropiques sur la structure et les fonctions des écosystèmes lacustres peu profond riche en macrophytes (lac Bao'an, localisé dans la partie médiane du Yangtze) en utilisant le modèle ECOPATH. Les résultats montrent que les espèces de poissons commercialisables souffrent d'une très forte pression de pêche, tandis que les ressources fourragères comme les algues, les plantes immergés et les mollusques ne présentes pas de signe de surexploitation. En outre, nos résultats montrent que l'écosystème du lac Bao'an est un système "mûr" selon la théorie d'Odum. Cependant, comparé aux autres écosystèmes lacustres, le lac Bao'an, comme beaucoup d'autres lacs en Chine, montrent une très faible valeur de CI (Connectance Index), de FCI (Finn'sCycling Index) et de SOI (System Omnivory Index), indiquant que les fonctions de ces écosystèmes lacustres chinois ont tendance à être plus simple et plus linéaire que les écosystèmes lacustres d'autres pays. En conséquence, notre étude témoigne d'un besoin urgent d'orientation et de management des activités anthropiques, principalement le repeuplement et la pêcherie traditionnelle
Knowledge of the spatial distribution of species and communities in ecosystems is an essential prerequisite for the understanding of ecosystem functioning and processes as well as conservation and spatial planning issues. During the last several decades, in the context of global change, climate change and anthropogenic activities have long been acknowledged as the two main determinants which drive the fish diversity and distributions patterns, and ultimately affect the aquatic ecosystem properties and structure. However, up until now, very few efforts aimed at the fish diversity and ecosystem in the lakes across China. Consequently in the present study, we contribute to highlight the effects of climate change and anthropogenic activities on fish diversity and distribution patterns as well as the ecosystem properties with the approach of several ecological modelling. Specifically, we first build the global perspective on the fish distribution and assemblage patterns for a total of 425 fish species (subspecies) in 135 lakes across China using a novel multi-species approach fitted by the Multivariate Regression Tree (MRT). Five fish assemblages were defined by the constrained clustering, 107 indicator species were thus identified. Species diversity showed significantly differences among each assemblage: fish species richness in plateau lakes was significantly lower than plain lakes; however the diversity of the whole assemblage in plateaus was higher than other regions. Altitude, minimum temperature of the coldest month, annual temperature range and precipitation during the driest month were found to be the most important determinants affecting fish assemblages and distribution patterns in Chinese lakes. Then, MRT model was used to predict both species richness and species distribution in order to improve the management and conservation of fish species in China. Our results showed that MRT is a reliable and ideal community-based predictive technique for multi-species prediction. At the species composition level, altitude was the main determinant for the prediction, followed by precipitation of the driest month, temperature annual range and annual mean temperature. While at the richness level, precipitation of driest month, maximum temperature of warmest month and lake area were the main drivers for the prediction of the fish species richness pattern. Thirdly, we examine the capacity and uncertainty of ensemble modelling in predicting fish species distribution and diversity. Potential impacts from two main kinds of uncertainty sources were thus considered: species characteristics (contained species prevalence, altitude range, temperature range and precipitation range) and model techniques (calibration technique and evaluation technique). Finally, our results highlight that predictions from single SDM were so variety and unreliable for all species while ensemble approaches could yield more accurate predictions; we also found that there was no significant influence on the model outcomes from the evaluation measures; we emphasized that species characteristics as species prevalence, altitude range size and precipitation range size would strongly affect the outcomes of SDMs, but temperature range size didn't show a significantly influence; our findings finally verified the hypothesis that species distributed with a smaller range size could be more accurately predicted than species with large range size to be plausible in aquatic ecosystems. Lastly, a case study focused on evaluating the lake ecosystem properties and foodweb structure as well as the effects in a typical shallow macrophytic lake (Bao'an Lake, distributed in the middle reaches of the Yangtze River basin), using the Ecopath model. Finally, the results showed that all the commercial fish suffered from high fishing pressure while forage resources such as attached algae, submerged plants and molluscs were not fully utilized. Moreover, we highlight that the Bao'an Lake ecosystem was a mature system according to Odum's theory. However when compared with some other lake ecosystems, the Bao'an Lake ecosystem, as well as some China lake ecosystems, showed extremely low values of CI (Connectance Index), FCI (Finn's Cycling Index) and SOI (System Omnivory Index), indicating that the ecosystem functions and food web structure of these Chinese lake tended to be simpler and linear than lake ecosystems in other countries. Consequently, this study indicated an urgent need for the adjustment and management of artificial fishery stocking in such type of lakes. Our present study have pictured the global perspective of lake fish diversity and distribution patterns in China, defined the main determinants, and examined the potential effects of climate change and anthropogenic activities on fish diversity and ecosystem properties. Our results will benefit the conservation and management of fish resources, biodiversity, as well as the lake ecosystems all over the world

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CASELLA, ERIC. « Effets a long-terme de changements climatiques (co2, temperature) sur une graminee prairiale (lolium perenne l. ). Interactions avec l'azote ». Clermont-Ferrand 2, 1996. http://www.theses.fr/1996CLF20155.

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Résumé :

Des peuplements (0,5 m#2) de ray-grass anglais (lolium perenne l. ), cultives sur un sol (45 cm de profondeur) a deux niveaux de fertilisation azotee, ont ete soumis durant deux ans a trois climats: temoin (recopie des conditions exterieures) ; enrichissement en co#2 (700 ppm) ; enrichissement en co#2 et augmentation de la temperature de l'air de 3c. Ces peuplements geres par la fauche (5-6 coupes par an) ont recu une meme irrigation, calculee pour produire un deficit hydrique en ete et un drainage en hiver. Durant la saison de croissance, sous fort co#2, l'assimilation nette photosynthetique du couvert, la respiration epigee et la respiration souterraine ont augmente, respectivement, de 28-43, 15-16 et 33-37%. La teneur en sucres solubles, determinee par clhp, s'est accrue de 62-86 et de 22-27% dans les limbes et les gaines, respectivement. La productivite epigee annuelle a augmente de 14-19%, tandis que l'evapotranspiration diminuait legerement, entrainant une augmentation de 17-30% de l'efficience d'utilisation de l'eau. L'enrichissement en co#2 a entraine, d'une part, une diminution de la teneur en azote critique et, d'autre part, une diminution du niveau de nutrition azotee des peuplements de ray-grass. La phytomasse racinaire s'est accrue de 45-52% sous fort co#2 et la diminution de l'indice de recolte a ete attribuee a un deficit de nutrition azotee, d'une part, et a une limitation saisonniere de l'activite des puits aeriens, d'autre part. Un rechauffement de 3c sous 700 ppm co#2 n'a pas modifie la productivite annuelle, mais le profil saisonnier de croissance s'est decale de l'ete vers le printemps et l'automne du fait d'une secheresse estivale accrue. Sous l'effet du co#2, une accumulation supplementaire de carbone de 2,7 a 3,5 t c ha#-#1 a ete observee durant la saison de croissance dans le compartiment souterrain. Les ecosystemes prairiaux temperes pourraient donc stocker du carbone dans le sol en reponse a l'augmentation actuelle de la concentration atmospherique en co#2

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Servonnat, Jérôme. « Variabilité climatique en Atlantique Nord au cours du dernier millénaire : evaluation de l'influence du forçage solaire avec le modèle IPSLCM4 ». Versailles-St Quentin en Yvelines, 2010. http://www.theses.fr/2010VERS0055.

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Résumé :

Mes travaux de thèse ont porté sur l’évaluation de l’influence du forçage solaire sur la variabilité climatique du dernier millénaire, à l’aide du modèle couplé IPSLCM4_v2. Pour cela, j’ai réalisé deux simulations numériques du climat du dernier millénaire avec ce modèle, une simulation de contrôle et une simulation forcée (SGI) avec des reconstructions de l’irradiance solaire totale, de la concentration en CO2 et des paramètres orbitaux sur le dernier millénaire. Les principaux résultats de la thèse sont : les forçages affectent significativement la variance des températures pour une étendue géographique supérieure à 5. 106km² (échelle de l’Europe), ce qui a donné un cadre spatial aux comparaisons modèles-données. A l’échelle de l’hémisphère nord, l’amplitude de la variabilité simulée dans SGI est en accord avec les reconstructions de températures. Un désaccord majeur est relevé entre les reconstructions de températures de l’hémisphère nord et la simulation SGI entre 1000 et 1200 AD au moment de l’Optimum Médiéval. L’étude de la signature du forçage solaire sur l’Europe a montré qu’il apparaissait clairement dans les simulations forcées du projet ANR ESCARSEL, mais de manière beaucoup moins évidente dans une reconstruction des températures. La conclusion de mes travaux est que le forçage solaire ne peut pas expliquer la totalité de la variabilité séculaire des températures entre 1000 et 1850 AD, que ce soit à l’échelle de l’hémisphère nord ou sur l’Europe
My work during my PhD has been the evaluation of the influence of solar forcing on climate variability during the last millennium with the IPSLCM4_v2 coupled model. I achieved two numerical simulations of the climate of the last millennium for this purpose. The first one consists in a millennium-long control integration, and the second one (SGI) was forced by reconstructions of the Total Solar Irradiance, CO2 concentrations and orbital parameters during the last millennium. The main results of my thesis are : the forcings significantly affect the temperature variance for geographical extent wider than 5. 106km² (extent of Europe). This result brought the spatial framework for model-data comparisons. The simulated amplitude of the Northern Hemisphere temperature variability is in agreement with the temperature reconstructions. A mismatch has been evidenced between SGI and the reconstructions between 1000 and 1200 AD, during the so-called Medieval Warm Period. The study of the forcings signature in Europe has shown that solar forcing appears clearly in numerical simulations from the ANR ESCARSEL project, but it much weaker in the studied temperature reconstruction. The conclusion of my work is that the solar forcing used in the simulation does not allow explaining totally the secular temperature evolution between 1000 and 1850 AD, either on the Northern Hemisphere or in Europe

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Sana, Ullah Muhammad. « Effets des changements climatiques et en particulièrement de la sécheresse sur la décomposition et la stabilisation de la matière organique du sol dans un écosystème prairial ». Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066240.

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Le changement global est susceptible d'augmenter les périodes de sécheresse qui pourraient modifier le turnover de matière organique du sol (MOS). Les compositions élémentaire et biochimique des feuilles de F. Arundinacea exposées à la sècheresse sont caractérisées par une augmentation de la teneur en lignine, ce qui a finalement réduit sa minéralisation dans le sol. Le stress hydrique a fortement modifié la dynamique de la décomposition en ralentissant la dégradation en fonction de la qualité de la litière. À long-terme, de meilleures conditions abiotiques (l'humidité et la température) dans les horizons profonds ont compensé leurs pauvres caractéristiques physico-chimiques. Sous stress hydrique, l’augmentation de l’activité spécifique (14C) dans les racines et le sol a confirmé une allocation souterraine plus forte de photosynthate, et la sécheresse avait réduit la respiration racinaire. Cette augmentation a accéléré les activités enzymatiques produisant des monomères et les enzymes impliquées dans le cycle de l'azote ont répondu plus fortement à la contrainte de la sécheresse comparé avec les enzymes impliquées dans le cycle du carbone. La présence de plantes en mélange dans l'écosystème prairial peut réduire les effets de la sécheresse par rapport à une monoculture. Nos résultats ont suggéré que les conditions climatiques comme le stress hydrique ont une influence directe sur la composition biochimique des plantes, cela en augmentant la recalcitrance de la litière de feuilles, et ensuite en augmentant la contribution de cette litière affectée par la sécheresse à la matière organique du sol.

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Barbraud, Christophe. « Forçage environnemental et prédateurs marins endothermes de l'Océan Austral : effets des changements climatiques récents et des pêcheries industrielles sur les populations ». Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770926.

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L'océan Austral est un endroit où des changements climatiques importants se sont produits au cours du siècle dernier, accompagnés d'un important niveau d'exploitation des ressources naturelles vivantes par l'homme. Ces changements globaux peuvent potentiellement conduire à des perturbations majeures des écosystèmes de l'océan Austral jusqu'aux prédateurs marins supérieurs. La pêche peut aussi directement affecter les oiseaux de mer par la mortalité accidentelle dans les engins de pêche (prises accessoires) et les ressources alimentaires supplémentaires fournies par les rejets. Lors des 20 dernières années un nombre croissant de recherches ont été effectuées sur les effets du changement climatique et des activités de pêche sur les oiseaux marins de l'océan Austral. L'utilisation de données à long terme d'observations en mer et de populations avec des animaux connus individuellement était essentielle pour détecter ces effets. Ici, nous passons en revue ces études afin d'identifier les tendances dans les changements de distribution, de phénologie, de démographie et de dynamique des populations en réponse aux changements climatiques et aux activités de pêche. Des changements dans la répartition et la phénologie de la reproduction ont été documentés en parallèle à l'augmentation des températures de surface de la mer et des changements dans la couverture de glace de mer dans l'océan Indien du Sud. Des températures de surface de la mer anormalement chaudes semblent principalement avoir un effet négatif sur les paramètres démographiques, bien qu'il existe des exceptions. Les variations de l'étendue de la glace de mer affectent également plusieurs paramètres démographiques et la dynamique des populations. Les relations suggèrent des effets non linéaires, avec des conditions optimales de couverture de glace de mer qui semblent être la règle. L'effort de pêche est principalement négativement relié aux taux de survie des populations et pour quelques espèces positivement relié au succès de la reproduction. Quelques études montrent que les facteurs climatiques et les prises accessoires de la pêche peuvent affecter les paramètres démographiques simultanément d'une manière complexe, qui peut être intégrée dans les modèles de dynamique des populations pour prévoir l'impact sur les populations. Bien que chez les oiseaux marins le taux de croissance démographique soit moins sensible aux variations de la survie des juvéniles qu'à des variations de la survie des adultes, la mortalité chronique des immatures en raison de la pêche peut nuire aux populations. Les modèles de population permettent aussi de projeter des trajectoires de populations dans des conditions climatiques futures. Les études à venir devront intégrer d'autres facteurs environnementaux, d'autres niveaux trophiques, le comportement de recherche de nourriture, les interactions entre climat et pêcheries et les mécanismes sous-jacents à la plasticité phénotypique, comme certaines études pionnières réalisées dans l'hémisphère Nord.

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Courtial, Lucile. « Effets combinés du rayonnement ultraviolet et du réchauffement climatique sur les coraux Scléractiniaires ». Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2017PA066214.pdf.

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Résumé :

Les coraux Scléractiniaires se développent généralement dans la zone photique peu profonde, exposée au rayonnement ultraviolet (UVs), la composante la plus dangereuse du rayonnement solaire. Le rayonnement UVs augmente avec le réchauffement climatique et s’ajoute à l’ensemble des pressions auxquelles sont soumis les coraux. Les enjeux de cette thèse ont été 1) de mieux comprendre les effets des UVs sur la réponse physiologique des coraux, les flux de matière organique et les bactéries associées au mucus et au corail; et 2) de caractériser l’effet combiné des UVs et d’une augmentation de température, et/ou d’un changement de disponibilité en sels nutritifs. Les résultats obtenus montrent tout d’abord que l’exposition des coraux aux UVs amplifie l’effet négatif de la température sur leur physiologie. Il en est de même pour l’absence en sels nutritifs, essentiels pour la physiologie corallienne. Nos résultats indiquent également que la sensibilité des coraux à un stress UV dépend de l’espèce étudiée et de la densité de symbiontes présents dans les tissus. L’effet négatif des UVs augmente avec la densité de symbiontes, vraisemblablement dû à la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) qui provoquent des dommages à l’organisme. Dans cette thèse, nous avons montré que la voie de signalisation JNK (c-Jun N-terminal kinase), hautement conservée au sein des êtres vivants, est impliquée dans la gestion de ces espèces réactives et que son inhibition entraine un blanchissement très rapide des coraux sous UVs et forte température. Finalement, l’excrétion de matière organique ainsi que les bactéries associées sont également impactés par les UVs ce qui pourrait contribuer à d’importants changements biochimiques dans l’eau des récifs coralliens. Les travaux de cette thèse apportent de nouvelles connaissances sur les effets des UVs sur les coraux et soulignent l’importance de les prendre en considération lors de nos prédictions sur le devenir des récifs coralliens face au réchauffement climatique
Scleractinian corals mainly grow in the shallow euphotic zone, exposed to ultraviolet radiation (UVR), the most harmful part of the solar radiation. UVR increases with climate change and adds to the different environmental pressures that corals are facing. The aims of this thesis were to 1) better understand the effects of UVR on coral physiology, organic matter fluxes and associated bacteria; 2) assess the combined effects of UVR and thermal stress and/or nutrient level. Results show that UVR worsens the negative effect of temperature on coral physiology, similarly to nutrient depletion. Our results also indicate that the sensitivity to UVR stress (i.e. an increase in UVR) is species dependent and function of the symbiont density. The negative effects of UVR increase with the number of symbionts, likely due to the formation of reactive oxygen species (ROS) which cause cellular damages. In the thesis, we showed that the JNK signalling pathway (c-Jun N-terminal kinase), highly conserved in living organisms, is involved in the early response of corals to UVR and its activation is required to repress stress-induced ROS accumulation. Finally, organic matter release and mucus and coral-associated bacteria are also significantly impacted by UVR, which could contribute to important biochemical changes in reef waters. The work conducted in this thesis brings new insights into the effects of UVR on corals and highlights the importance of taking this environmental factor into account when predicting the future of coral reefs under climate change

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Gicquel, Aurélien. « Impact des changements globaux sur le fonctionnement des tourbières : couplage C-N-S et interactions biotiques ». Rennes 1, 2012. https://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/fc809707-f62e-4b7b-aaa0-3ce961750dde.

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Résumé :

Dans un contexte de changements globaux, la fonction de "puits" de carbone (C) des tourbières est susceptible de basculer vers une fonction "source", en libérant dans l'atmosphère de grandes quantités de C initialement stockées dans la tourbe. Cette thèse vise à caractériser et quantifier, à différents niveaux d'organisation, i) l'impact d'un réchauffement climatique sur le fonctionnement biogéochimique (C-N-S) d'une tourbière à Sphaignes et ii) l'impact de la restauration d'une tourbière abandonnée après exploitation sur les interactions entre les plantes recolonisatrices (Eriophorum angustifolium), la macrofaune (Lumbricus rubellus) et les microorganismes potentiellement impliqués dans la régénération du processus de tourbification. Le fonctionnement de la tourbière et les interactions biotiques ont été étudiées par couplage des cycles C-N-S et traçage isotopique 13C-15N-34S. Une augmentation modérée de + 1°C simulée par "Open Top Chambers" (OTCs) diminue significativement les flux de C à l'échelle de l'écosystème, la production primaire des Sphaignes et le compartiment microbien étant les plus affectés. A l'échelle des communautés, l'activité des bactéries anaérobies, des champignons et des protozoaires (estimée par SIP 13C-PLFAs) est significativement ralentie. Nous avons montré qu'un organisme ingénieur comme le ver de terre L. Rubellus jouait un rôle positif dans le recyclage de la matière organique en fournissant indirectement des éléments (C > N > S) à la plante. Ces transferts seraient dépendants des traits fonctionnels de l'organisme. A l'échelle de l'individu, nous avons caractérisé par approche NanoSIMS, les transferts "anticorrélés" N-S ver de terre --> tourbe
In a context of global change, peatlands "sink" function of carbon (C) is likely to switch to a "source" function, releasing into the atmosphere large quantities of C initially stored in the peat. This thesis aims to characterize and quantify at different levels of organization: i) the impact of global warming on Sphagnum-peatland biogeochemical functioning (CNS) and ii) the impact of restoration of peatland abandoned after harvesting of peat on the interactions between recolonizing plants (Eriophorum angustifolium), macrofauna (Lumbricus rubellus) and the microorganisms potentially involved in the regeneration process of peat forming. The peatland functioning and biotic interactions have been studied by coupling C-N-S and isotope tracing 13C-15N-34S. A moderate increase of + 1°C simulated by "Open Top Chambers" (OTCs) significantly reduces C fluxes at the ecosystem level, the primary production of Sphagnum and the microbes are most affected. At the community level, the activity of anaerobic bacteria, fungi and protozoa (estimated by SIP 13C-PLFAs) was significantly slowed. We showed that a soil engineer as the earthworm L. Rubellus played a positive role in recycling organic matter indirectly by providing elements (C > N > S) to the plant. Transfers depend on the functional traits of the organism. At the individual level, we have characterized using NanoSIMS, "anticorrelated" NS transfers from earthworms to peat

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Ezzat, Leïla. « Effets de la disponibilité en sels nutritifs sur la réponse physiologique des coraux tropicaux dans le contexte du changement climatique ». Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2016PA066306.pdf.

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Résumé :

Les coraux constructeurs de récifs se développent généralement dans des eaux oligotrophes (i.e. : faibles concentrations en azote et phosphore (N, P)). Cette limitation se voit accentuée avec le réchauffement climatique. Cependant, aux abords des côtes, l'eutrophisation des eaux entraîne un excès de sels nutritifs, pouvant provoquer la rupture de l'association corail-dinoflagellés. Les buts principaux de cette thèse ont été d'évaluer: 1) l'utilisation de l'azote et du phosphore inorganique par les coraux dans diverses conditions environnementales; 2) l'effet d'une limitation ou d'un enrichissement en azote et/ou phosphore sur la physiologie corallienne. Les résultats ont montré que la forme et la source de N n'ont pas les mêmes effets sur la physiologie des coraux et que cet effet dépend également de la disponibilité en P. Sous faibles concentrations de P, un enrichissement en NH4+ stimule le métabolisme et maintient l'association symbiotique en période de stress. Au contraire, un excès de NO3- affecte négativement les processus de photosynthèse et de calcification, entrainant un blanchissement. Ces effets sont exacerbés en présence de matière organique particulaire, mais estompés en présence de phosphore. En effet, les résultats ont montré une très grande dépendance entre la présence en P et la santé corallienne. Ainsi, en période de stress thermique, les coraux ont la capacité d'augmenter leur taux d'absorption de phosphore. Ces travaux apportent des éclaircissements sur les relations existant entre la disponibilité en sels nutritifs et l'équilibre nutritionnel au sein de la symbiose, et devraient permettre d'affiner les stratégies de gestions des écosystèmes récifaux
Reef building corals are usually thriving in oligotrophic areas, characterized by low concentrations in inorganic nutrients, such as nitrogen and phosphorus. More, nutrient starvation is known to increase with global warming. However, along the urban coasts, water eutrophication induces nutrient excess, which could lead to the breakdown of the coraldinoflagellate symbiosis. The major aims of this thesis were to assess: 1) the use and uptake capacities of inorganic nitrogen and phosphorus by tropical corals according to environmental parameters; 2) the effects of nutrient limitation or enrichments in nitrogen and/or phosphorus on reef coral physiology. Results showed that corals response differed according to the chemical form, source of nitrogen and to the availability of phosphorus in the reef environment. In the presence of low phosphorus concentrations, ammonium supplementation enhanced coral metabolism and allowed coral colonies to overcome thermal stress. Conversely, nitrate enrichments negatively impacted photosynthesis and calcification processes, increasing coral bleaching susceptibility. These deleterious effects were enhanced when combined with organic matter supplementation, but repressed with addition of phosphorus. Indeed, results highlighted the tight relationship existing between phosphorus availability and coral health. During thermal stress, corals were able to increase their phosphorus uptake, this latter nutrient being essential for the holobiont metabolism. These outcomes shed a light into how marine symbioses cope with eutrophication, which is urgently required to refine risk management strategies

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Morrissette-Boileau, Clara. « Dynamique de deux espèces arbustives de la toundra arctique en réponse aux changements climatiques et au broutement du caribou migrateur ». Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27785.

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Résumé :

L’augmentation du couvert arbustif est observée de façon généralisée à l’échelle circumpolaire en réponse aux effets directs et indirects des changements climatiques. Celle-ci causerait d’importantes transformations des environnements biotique et abiotique, principalement en réponse à l’augmentation en hauteur des arbustes au port érigé. Nous avons caractérisé la dynamique des espèces arbustives de la toundra arctique en réponse aux changements climatiques et au broutement du caribou migrateur. Pour ce faire, nous avons établi la dynamique des espèces arbustives dominantes et évalué expérimentalement les mécanismes de réponse des arbustes en utilisant Betula glandulosa comme modèle d’étude. Nos résultats montrent que le couvert arbustif à Baie Déception est principalement dominé par B. glandulosa dont le recrutement semble augmenter depuis les années 2000. Toutefois, cette espèce reste pour l’instant relativement prostré, ne provoquant pas nécessairement les conséquences attendues sur l’environnement abiotique. Nous avons également montré expérimentalement que l’augmentation de la croissance arbustive se produirait en réponse à l’augmentation de la disponibilité en azote, un traitement appliqué pour simuler l’augmentation de l’activité des micro-organismes dans le sol en réponse au réchauffement. Nous avons aussi démontré que le broutement du caribou migrateur a un effet négatif cumulatif sur la croissance de B. glandulosa. Cette étude nous a donc permis de montrer d’une part que l’augmentation du couvert arbustif semble plutôt limitée à Baie Déception où elle pourrait être freinée par les effets combinés de conditions climatiques rigoureuses et de l’herbivorisme. D’autre part, nous avons montré que les herbivores ont un rôle non négligeable pour expliquer les changements de végétation dans les régions arctiques et subarctiques.
Generalized shrub expansion has been observed over the circumpolar Arctic in response to climate change. This phenomenon is causing major alterations to the biotic and abiotic environments, a consequence of the increased shrub growth in height. We characterised tundra shrub species dynamics in response to climate change and migratory caribou browsing. To do so, we evaluated dominant erect shrub species dynamics and tested experimentally how shrub responds to these disturbances, using Betula glandulosa as model species. Our results show that shrub cover in Deception Bay is mainly driven by B. glandulosa, a species with increasing recruitment since early 2000s. However, it seems that this species’ vertical structure remains low which might not modify the biotic and abiotic environment normally associated with shrub expansion. We also showed experimentally that increase in shrub growth is a result of enhanced soil nitrogen fertility, a proxy of increase microbiological activity in response to global warming. Moreover, we demonstrated that caribou browsing has a negative cumulative effect on B. glandulosa growth. Thus, we showed in this study that shrub expansion is rather limited in Deception Bay and might be slowed down by the combined effects of harsh climatic conditions and herbivores. Moreover, our study stressed that herbivores must be taken into account when predicting vegetation change in the tundra.

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Bourgeaud, Luana. « Histoire évolutive et potentiel adaptatif : une approche éco-évolutive de la vulnérabilité des espèces aux changements climatiques ». Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30263.

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Résumé :

Comprendre les processus influençant la distribution géographique des espèces est un des objectifs en écologie et il revêt actuellement un intérêt particulier puisque le changement climatique causé par les activités humaines entraine la redistribution des espèces à la surface du globe. Dans ce contexte, nous avons exploré la dynamique temporelle de la niche climatique (ensemble des exigences climatiques d'une espèce) dans le but de déterminer la capacité des espèces à faire face aux changements climatiques. Pour cela, nous nous sommes intéressés aux taux de changements de niches climatiques passés qui décrivent les changements de niches climatiques survenus au cours de l'histoire évolutive des espèces faisant alors l'hypothèse que les changements climatiques passés pourraient refléter les changements climatiques actuels. Suite à la reconstruction d'une phylogénie datée pour 12616 espèces de poissons, nous avons compilé des données climatiques et de distributions afin d'estimer pour chaque espèce les taux de changements de niches climatiques passés. Dans un premier projet, nous avons étudié les facteurs influençant les taux de changements de niches climatiques passés dans les milieux aquatiques. Nous avons en particulier confirmé que les taux de changements de niches climatiques passés sont plus forts vers les latitudes les plus hautes. Nous avons également discuté des différences entre les écosystèmes marins et d'eau douce. Dans un deuxième projet, nous avons corrélé les taux de changements de niches climatiques avec des mesures de déplacements d'aires de distribution contemporains. Nous avons montré que les taux de changements de niches climatiques sont positivement associés aux déplacements d'aires de distribution contemporains chez les poissons marins. Nos résultats suggèrent que l'influence des taux de changements de niches climatiques passés et plus généralement de l'histoire évolutive des espèces sur leurs réponses aux changements climatiques actuels doit être explorée plus amplement pour définir comment ce domaine pourra informer la conservation de la biodiversité
Understanding the processes influencing the geographical distribution of species is one of the main aims in ecology and is of particular interest since climate change caused by human activities is currently leading to the geographical redistribution of species. In this context, we explored the temporal dynamics of the climatic niche (the set of climatic requirements of a species) in an attempt to determine species' ability to cope with climate change. To do this, we investigated historical rates of climatic niche change which describe past climatic niche changes that occurred over the course of species evolutionary history assuming that past climatic changes reflect current climate change. Following the reconstruction of a dated phylogeny for 12,616 fish species, we compiled climate and distribution data to estimate historical rates of climatic niche change. In a first project, we studied the factors influencing historical rates of climatic niche change in aquatic environments. In particular, we confirmed that historical rates of climatic niche change are greater at higher latitudes. We also discussed the differences between marine and freshwater ecosystems. In a second project, we correlated historical rates of climatic niche change with measures of contemporary range shifts. We showed that historical rates of climatic niche change are positively associated with contemporary range shifts in marine fish. Our results suggest that the influence of historical rates of climatic niche change and more generally of species evolutionary history on their response to current climate change needs to be further explored to determine how it can inform biodiversity conservation

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Gossiaux, Alice. « Effets des changements environnementaux sur le fonctionnement des ruisseaux de tête de bassin versant ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0260.

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Résumé :

Dans le contexte actuel des changements environnementaux, de nombreuses pressions menacent le fonctionnement et l’intégrité des milieux naturels. Parmi ces pressions, l’augmentation des températures et les modifications de la disponibilité des nutriments sont au cœur des préoccupations, en particulier concernant les écosystèmes aquatiques d’eau douce. Pour les ruisseaux de tête de bassin versant, qui sont des écosystèmes fragiles dont le fonctionnement est déterminant pour les masses d’eau situées à l’aval, les conséquences de ces changements sont primordiales à anticiper afin de prévoir des mesures de gestion et de conservation de ces milieux qui rendent de nombreux services écosystémiques. Le fonctionnement de ces cours d’eau repose principalement sur la décomposition de matière organique d’origine allochtone, qui constitue l’apport majeur de carbone des réseaux trophiques benthiques. Dans une moindre mesure, la production primaire y est représentée par les organismes autotrophes du biofilm. En utilisant différentes approches (microcosmes, mésocosmes, in natura), les travaux de cette thèse visent d’abord à comprendre comment les compartiments microbiens et macro-invertébrés, impliqués dans le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin, réagissent à l’augmentation des températures, puis tentent d’en démêler les effets conjoints de la modification de la disponibilité en nutriments, de la saisonnalité, de l’identité des espèces et des interactions biotiques sous-jacentes. Les résultats obtenus lors de cette thèse démontrent que la température et les nutriments ont des effets complexes—potentiellement faibles, non-linéaires et parfois opposés aux résultats de la littérature—sur les processus de décomposition des litières dans les cours d’eau. De plus, ces travaux soulignent l’importance de considérer les effets saisonniers et la dynamique temporelle pour mieux appréhender les processus mesurés en milieux naturels ou semi-naturels. Enfin, l’identité des espèces (litières, micro- et macro-organismes), leur rôle dans la communauté (groupes fonctionnels) et leurs interactions (antagonistes, facilitatrices) jouent un rôle clef dans la variabilité des réponses observées, en modulant, par exemple, l’importance de la voie brune et verte dans le fonctionnement de ces systèmes. Finalement, la variabilité des effets de l’augmentation de la température et de la disponibilité en nutriments sur le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin versant, fortement liée au contexte et au niveau d’organisation biologique, ouvre de nombreuses perspectives de recherche, et notamment dans le cadre des sciences participatives
In the current context of environmental changes, many pressures threaten the functioning and integrity of natural environments. Among these pressures, concerns about increasing temperatures and changes in nutrients availability are rising, particularly for freshwater aquatic ecosystems. The consequences of these changes on headwater streams, which contribute to downstream water bodies and provide many ecosystem services, are essential to anticipate in order to plan management and conservation measures. Headwater streams functioning is mainly based on the decomposition of allochthonous organic matter, which is the major carbon input for benthic food webs. To a lesser extent, primary production is represented by the autotrophic organisms of biofilm. Using different approaches (microcosms, mesocosms, in natura), this thesis aims at understanding how microbial and macro-invertebrate compartments, involved in the functioning of headwater streams, react to temperature increases, and at disentangling the combined effects of nutrients availability changes, seasonality, species identity and underlying biotic interactions. The results of this thesis demonstrate that temperature and nutrients have complex effects on stream litter decomposition processes (potentially weak, non-linear and sometimes opposed to the results of the literature). In addition, these studies highlight the importance of taking seasonal effects and temporal dynamics into account in order to improve the understanding of the measured processes in natural or semi-natural environments. Finally, species identity (litter, micro and macro-organisms), species roles in the community (functional groups) and interactions among them (antagonists, facilitators) play a key role in the variability of observed responses, by modulating, for example, the importance of the brown and green pathways in the functioning of these systems. Finally, the variability of the effects of temperature increase and nutrient availability on the functioning of headwater streams, which is strongly linked to the context and level of biological organization, leads to many research opportunities, and in particular for citizen science

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Ruiz, diaz britez Manuela. « Adaptation du douglas (Pseudotsuga menziesii (MIRB.) FRANCO) aux changements climatiques : étude rétrospective basée sur l’analyse des cernes ». Thesis, Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France, 2016. http://www.theses.fr/2016IAVF0011/document.

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Résumé :

La réponse des arbres à l'augmentation des sécheresses liées au réchauffement climatique dépend de leur capacité d'adaptation, c’est-à-dire de la variation génétique et de l’héritabilité de caractères adaptatifs impliqués dans la résistance à la sécheresse. Dans le chapitre I, nous identifions des proxys facilement mesurables de caractères adaptatifs impliqués dans la résistance à la sécheresse en comparant la microdensité du bois d’individus morts et survivants après la sécheresse de 2003. Les variables les plus discriminantes sont les densités moyennes de segments de haute et basse densité, la proportion du segment de haute densité et le coefficient de variation du segment de haute densité. Les arbres survivants ont toujours une densité plus élevée et des profils généralement plus hétérogènes. Si ces traits sont suffisamment variables génétiquement et héritables, alors il est possible de sélectionner des arbres plus résistants à la sécheresse dans les populations d'amélioration et dans les peuplements forestiers destinés à être régénérées naturellement. Nos résultats suggèrent qu’une sélection naturelle directionnelle pour la densité du bois du douglas se produit dans des environnements plus ou moins limités en eau. Cette sélection agit dans des directions différentes selon les caractéristiques des pressions de sélections subies dans les régions étudiées. Dans le chapitre II, nous évaluons le potentiel d’adaptation à la sécheresse du douglas introduit en France. Ce potentiel d’adaptation dépend de la variation génétique et de l'héritabilité des caractères adaptatifs mis en évidence dans le chapitre I. Nous trouvons une grande variabilité des estimations d’héritabilité et d’AGCV entre variables, provenances, sites et, dans une faible mesure, entre cernes annuels. La plupart des variables possèdent des héritabilités élevées à assez élevées au moins pour certaines provenances dans certains sites. Certaines variables tendent à avoir des héritabilités et AGCV généralement plus élevées : ce sont plutôt des variables de la partie de faible densité du cerne. Certaines variables de résistance à la sécheresse possèdent à la fois une héritabilité et une AGCV élevées : ce sont de bons critères de sélection pour la résistance à la sécheresse en amélioration génétique ou en régénération naturelle. Les estimations différentes entre sites suggèrent que les estimations d’héritabilités augmentent avec le caractère favorable du milieu. Les estimations sont significativement différentes entre provenances, avec de forts effets d’interaction avec les sites. En revanche il y a peu ou pas de différences significatives entre cernes. Dans le chapitre III, nous avons tenu compte de la variation associée aux cernes de croissance pour étudier les relations entre les estimations annuelles de paramètres génétiques et des variables climatiques et édaphiques. Les estimations d'héritabilité et de variation génétique de la plupart des variables de microdensité sont corrélées significativement avec la plupart des variables environnementales testées. De rares variables n’ont montré aucune corrélation significative dans aucun cas. Les caractéristiques des relations significatives sont variables entre les caractères, les sites et les provenances. Les prédicteurs climatiques les plus importants sont la température, l'évapotranspiration, la réserve en eau du sol et le déficit en eau. Les précipitations affectent peu l´estimation des paramètres génétiques. De façon générale, meilleures sont les conditions de croissance, plus élevées sont les estimations. Toutes les composantes des essais expérimentaux modifient les estimations des paramètres génétiques. Certaines peuvent être fortement déterminées par le choix du matériel végétal et du site. D'autres, comme la variation climatique temporelle, sont moins contrôlées et peuvent affecter de façon plus ou moins aléatoire les estimations
Forest response to the drought increase associated to the climatic warming relies on tree adaptive potential, i.e. the genetic variation and the heritability of adaptive traits involved in resistance to drought. In the first chapter, we identify easy-to-measure proxies of adaptive traits for resistance to drought. We compare the wood microdensity of dead and surviving trees after the 2003 heat wave in France. The most discriminating variables are the mean density of high and lowdensity segments, high-density proportion and coefficient of variation of the lowdensity segment. The wood of the surviving trees is always denser and more heterogeneous. If these adaptive traits are variable and heritable, then it is possible to select for improved resistance to drought in the breeding population as well as in natural regeneration. Our results also suggest that directional selection is going on in more or less water-stressed environments. The direction is variable according to the nature of the selection pressure in the different regions. In the Chapter II, we estimate the evolutionary potential to drought of the introduced Douglas-fir in France. This evolutionary potential relies on the magnitude of the genetic variation and of the heritability of the adaptive traits found in the first chapter. The heritability and the genetic variation are highly variable between provenances, sites and, to a much lower extent, between annual rings. Most variables have moderate to high heritability estimates for at least some provenances in some sites. Some traits tend to have generally higher heritability and genetic variation estimates. These are mostly variables of the density part of the annual ring. The variables having at the same time relatively high estimates of heritability and genetic variation are good candidates for becoming efficient selection traits for resistance to drought in tree breeding as well as in natural regeneration. The significant between-site variation suggests that the heritability estimates increase with site quality. The estimates are also significantly different between provenances with a strong provenance × site interaction. Conversely there is little significant between annual-ring variation. The chapter III takes advantage of the annual-ring variation to study the relationships between the genetic parameter estimates and climatic and soil variables. The heritability and genetic variation estimates of most variables significantly relates with most tested environmental variables. Very few variables never correlates with any environmental variable. The significant relationships are very variable between traits, provenances and sites. The most important predictors are temperature, evapotranspiration, and soil water reserve and water deficit. Rainfall marginally influences the genetic parameter estimates. Generally, the better the growing conditions, the higher the estimates. All components of the experimental trials affect the genetic parameters estimates. Thus, the choice of the plant material and of the experimental site strongly determines the genetic parameter estimates. The uncontrolled climatic variation may randomly affect the estimates

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Waisman, Henri. « Les politiques climatiques entre prix du carbone, rente pétrolière et dynamiques urbaines ». Paris, EHESS, 2012. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-00799199.

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Résumé :

Cette thèse analyse les effets de contraintes sur les interactions économiques imposées par les ressources naturelles, parmi lesquelles le pétrole et la terre urbaine jouent un rôle crucial dans le contexte du changement climatique. Ces dimensions, souvent négligées dans les études existantes, ont un effet ambigu puisqu’elles suggèrent à la fois le risque de coûts exacerbés par les contraintes, mais aussi de potentiels de co-bénéfices si la politique climatique aide à corriger certaines sous-optimalités des trajectoires socio-économiques. Pour analyser ces effets, une architecture de modélisation innovante des interactions énergie-économie est développée, qui prend en compte les spécificités du déploiement des capacités de production pétrolières et les enjeux de l’organisation spatiale dans les aires urbaines. Nous montrons en particulier que, au-delà de la tarification du carbone, les coûts d’une politique climatique dépendent du tuilage des différentes mesures d’accompagnement mises en œuvre, avec un rôle essentiel pour les politiques spatiales construites pour contrôler les émissions liées au transport via la mobilité
This thesis investigates the effects of constraints imposed on economic interactions by limitations due to natural resources, among which oil and urban land play a curcial role in the context of climate change. These dimensions, often neglected in existing analyses, have an ambiguous effect since they suggest both the risk of enhanced costs if carbon limitations reinforce the sub-optimalities caused by pre-existing constraints, but also, conversely, the possibility of co-benefits if the climate policy helps to correct some pre-existing imperfections of socio-economic trajectories. To investigate this issue, an innovative modeling framework of the energy-economy interactions is elaborated that embarks the specificities of the deployment of oil production capacities and the issues related to the spatial organization in urban areas. We demonstrate that, beyond the carbon price, the costs of climate policy essentially depend on the sequencing of complementary measures, with a crucial role of spatial policy designed to control transport-related emissions through mobility

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Floremont, Fanny. « Les récits contrastés de la « migration environnementale » : élaboration, usages et effets sur l'action publique ». Thesis, Bordeaux 4, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR40046/document.

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Résumé :

Ce travail de thèse cherche à interroger l’importance, fluctuante, prise par la question des « migrations environnementales », et sa constante re-problématisation. Il s’inscrit dans une perspective de sociologie de l’action publique et entreprend une comparaison transcalaire, entre le plan international et l’échelon national malien. Cette recherche montre que, dans un contexte d’incertitudes politiques et scientifiques multiples, l’élaboration de récits d’action publique relatifs aux « migrations environnementales » permet de dramatiser des enjeux qui dépassent le strict cadre des effets des changements environnementaux sur les déplacements de population, et de les construire en problèmes relevant de l'action publique.Trois récits discordants ont été élaborés dans les arènes internationales : le récit des « réfugiés », le récit des « personnes déplacées par les catastrophes naturelles » et le récit de « la migration comme adaptation ». Leur multiplication s’explique, d’une part par leur visée instrumentale, et d’autre part par les constants efforts de reformulation mis en œuvre par des entrepreneurs politiques afin de les inscrire dans les référentiels dominants. En résultent des récits en décalage avec les résultats des travaux académiques consacrés au lien entre environnement et déplacement. A l’échelon malien, le récit des « réfugiés » s’insère dans un discours plus général venant justifier des mesures de lutte contre les changements environnementaux et climatiques, nouvelle priorité des agences d’aide. Les récits élaborés au plan international sont ainsi sélectionnés et articulés avec des enjeux locaux afin d’être adaptés aux logiques et normes de fonctionnement de l’action publique locale
This research work aims at questioning the variety of narratives used to describe “environmental migration” and the shifting importance given to the matter. Building on a political sociology of ‘public action’ perspective, it undertakes a transnational comparison between international arenas and Malian politics and policies. This study shows that, in a context of multiple political and scientific uncertainties, “environmental migration” narratives are used to add dramatic tension to issues that go beyond the subject of environmentally linked migration, and to construct them as public problems.Three conflicting narratives have been elaborated in the international arenas: the “refugee” narrative, the “natural disaster induced displacement” narrative and the “migration as adaption” narrative. Their multiplication can be explained by their instrumental purpose and by the constant reformulation efforts undertaken by political entrepreneurs in order to include them in the prevailing cognitive and normative frames. As a result, these narratives appear to be out of step with academic findings that insist on the complex causal relationship linking environment to displacement. In Mali, the “refugee” narrative is the one predominantly used by ‘public action’ actors but it is part of a larger discourse focused on climate change, which is used to legitimise development aid flows. The narratives elaborated at the international level are thus selected and adapted to local cognitive and normative frames and agenda setting dynamics

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Montuire, Sophie. « Communautés de mammifères et environnements : l'apport des faunes aux reconstitutions des milieux en Europe depuis le Pliocène et l'impact des changements climatiques sur la diversité ». Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20214.

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L'analyse des relations entre les faunes et les modifications environnementales a ete conduite autour des mammiferes depuis le pliocene en europe. La reconstitution des milieux a ete obtenue par la methode des cenogrammes. Les resultats montrent que la peninsule iberique, des la premiere partie du pliocene, est plus aride que les autres regions d'europe, et que l'afrique de l'est subit une aridification importante a l'amorce des cycles glaciaires dans l'hemisphere nord. L'analyse des relations entre les fluctuations de la diversite et les changements climatiques a montre 2 moments importants: l'un a -2,3 ma avec une chute de diversite des grandes especes, en rapport a un refroidissement important, l'autre a -15000 ans avec une forte augmentation du nombre de petites especes, en relation avec l'amorce de la deglaciation. La forte liaison entre la distribution actuelle de 2 sous-familles de rongeurs et les parametres climatiques a permis de developper une nouvelle methode de quantification de ces parametres. Les differents resultats obtenus sont presentes dans ce memoire. Par ailleurs, quelques aspects concernant des mecanismes evolutifs sont abordes. Ainsi, un changement climatique agit comme un stress sur la diversite. La radiation des arvicolinae montre le role des apparitions sur la stabilite de la structure ponderale des communautes

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Gerardin, Théo. « Plasticité et diversité de l’efficience d’utilisation de l’eau chez deux espèces de chêne blanc d’Europe : les chênes pédonculé (Quercus robur L.) et sessile (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) : approche descriptive de la dynamique de réponse stomatique aux changements environnementaux ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0120.

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Quercus robur et Quercus petraea sont deux espèces de chêne sympatriques occupant des niches écologiques distinctes et présentant des différences de sensibilités à la sécheresse. La littérature disponible suggère qu’il existe des différences inter-spécifiques stables de l’efficience d’utilisation entre ces deux espèces, Q.petraea présentant des valeurs supérieures à Q.robur. L’efficience d’utilisation de l’eau peut être étudiées à différentes échelles d’intégration spatiales et temporelle. Sur la base de mesures instantanées d’échanges gazeux foliaires, l’efficience d’utilisation de l’eau intrinsèque (Wi) peut être déterminée. D’autre part, l’efficience d’utilisation de l’eau peut être caractérisée par des mesures de composition isotopique du carbone (δ13C) au sein des tissus végétaux ou par l’estimation de l’efficience de transpiration plante entière (TE), permettant ainsi une estimation de l’efficience intégrée dans le temps. La caractérisation de l’efficience à travers ces différents estimateurs a permis de mettre en évidence chez des semis croissant en conditions contrôlées une efficience de transpiration supérieure chez Q.robur bien qu’aucune différence ne soit détectable entre les deux espèces sur la base des mesures instantanées (Wi). Ces variations de TE étaient essentiellement liées aux variations de la production de biomasse par les plants tandis que les variations de Wi qui ont été observées étaient principalement associées à la conductance stomatique. Les variations intra et inter espèces de la dynamique de réponse stomatique au changement abrupte d’un facteur environnemental (lumière, CO2, VPD) n’ont pu être clairement reliées aux variations des différents estimateurs de l’efficience ou leur composantes respectives. Par ailleurs, les conditions de stress hydriques impactaient la dynamique de réponse stomatique chez les deux espèces de chênes. Cet impact se traduit par des réponses stomatiques plus rapides. Les principales différences observées entre les espèces étaient liées à la production de biomasse. Les deux espèces affichaient en effet des stratégies d’allocation du carbone divergentes notamment au niveau du compartiment racinaire. Ainsi Q.petraea produisait un système racinaire plus fin et ramifié que Q.robur. Par ailleurs, cet état de fait était plus marqué sous conditions de stress, conditions à laquelle Q.robur est plus sensible que Q.petraea en terme de production de biomasse. La complexité des relations entre efficience d’utilisation de l’eau et l’ensemble des traits physiologiques et anatomiques étudiés ainsi que leurs possibles implications dans la tolérance à la sécheresse des deux espèces de chênes sont discutées dans cette synthèse
Quercus robur L. and Quercus petraea (Matt.) Liebl. are two sympatric oak species occupying distinctive ecological niches as well as presenting disparate drought tolerances. Available litterature reports the existence of stable inter-specific differences of water use efficiency (WUE) between the two species, Q. petraea displaying higher values than Q. robur. Water use efficiency can be studied at several integration scales both spatially and temporally. Based on instantaneous foliar gaz exchange, the intrinsic water use efficiency can be determined (Wi). On the other hand, water use can be characterised by measurements of the carbon isotopic composition of plant tissues (13C) or by estimation of the whole plant transpiration efficiency (TE), thus allowing a time-integrated estimate of water use. The characterisation of WUE through these different estimators allowed us to put in evidence in oak seedlings grown under controlled conditions a higher transpiration efficiency in Q. robur even though no differences were observed between the two species regarding instantaneous measurements (Wi). TE variations were mainly linked to the variations of the biomass production by the plants while Wi variations were essentially associated to the stomatal conductance. Both intra and inter specific variations of the dynamics of stomatal response to step changes of environmental factors (light, CO2, VPD) could not be clearly linked to the variations of the different WUE estimates nor their respective components. Nevertheless, drought conditions impacted the stomatal dynamics in both species towards faster stomatal responses, especially for stomatal closing. Furthermore, the main observed differences between species were linked to biomass production. Both species displayed different carbon allocation strategies, especially regarding the root compartment. Thus, Q. petraea produced a significantly more ramified and thinner root system than Q. robur. Such behaviour was accentuated under drought stress, under which Q. robur was more sensitive than Q. petraea in term of biomass production. The complexity of the relationships between water use efficiency and all of these morphological and physiological traits as well as the possible drought tolerance implications in both oak species are discussed in this PhD thesis

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Mortier, Augustin. « Tendances et variabilités de l’aérosol atmosphérique à l’aide du couplage Lidar/Photomètre sur les sites de Lille et Dakar ». Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10164.

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Résumé :

Au delà de leur impact sur la qualité de l'air que nous respirons et sur la santé, les aérosols atmosphériques constituent une des pièces maîtresses de la machine climatique. De fortes incertitudes demeurent aujourd'hui encore (IPCC, 2013) du fait de la grande diversité de leurs propriétés, de leurs multiples interactions avec le rayonnement et les nuages, ainsi que de leur grande variabilité spatio-temporelle. Dans ce contexte, la mise en place d'un suivi sur le long terme est fondamentale. En 2006, le LOA a enrichi les observations photométriques qu'il conduisait, avec la mise en place de micro-lidars sur les sites de Lille et Dakar. Notre travail porte sur l'analyse à multi-échelle temporelle de ces mesures complémentaires pour détecter d'éventuelles tendances et évaluer la variabilité des aérosols. Ces observations incluent aussi des évènements extrêmes (éruption de l'Eyjafjöll, 2010). L'exploitation de cette base de données riche et originale a nécessité le développement et la mise en oeuvre d'un algorithme opérationnel (BASIC), combinant profils verticaux et mesures photométriques. Ces travaux présentent un intérêt pour la communauté française, en particulier dans le cadre du système d'observation ORAURE et du réseau de surveillance de Météo France. Nos travaux nous ont permis de préciser l'impact radiatif des aérosols. Nos résultats ont également été utilisés pour une étude de validation des profils de CALIOP et pour une première évaluation du modèle NMMB/BSC-Dust, en Afrique. Enfin, nous présentons les premiers résultats d'un système mobile permettant l'étude de la variabilité spatiale aérosol à haute résolution, déployé pendant la campagne DRAGON (USA, 2011)
Beyond their impact on air quality affecting health, atmospheric aerosols are a key parameter of the climate. Large uncertainties remain (IPCC, 2013) due to their type versatility, radiative and clouds interactions and their strong variability in space and time. In light of this, a long-term observation is highly required. In 2006, the LOA reinforced sunphotometer observations with two micro-lidars in two contrasted sites : Lille and Dakar. In this work, we analyse these complementary observations at multiple time scale in order to highlight trends and provide a variability estimation. These observations include detection of extreme events (volcanic ash from Eyjafjöll, 2010). The analysis of the unique and large database is based on the development of an automatic algorithm (BASIC) combining vertical profiles and sunphotometer measurements. This work is particularly relevant and of interest in the current and future context of observation systems (ORAURE, Météo France). Our results are used to provide a better determination of aerosols radiative effect. Our whole database has been used faced to vertical profiles from the CALIOP spaceborne lidar and for a first evaluation of the NMMB/BSC-Dust model in Africa during one year. Finally, we present first results of a mobile ground-based remote sensing system, providing high space resolution capability to monitor aerosol properties, deployed during DRAGON campaign (USA, 2011)

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Gandar, Allison. « Réponse aux stress multiples chez les poissons : effets croisés de la température et des cocktails de pesticides ». Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30310/document.

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Résumé :

Les changements climatiques et l'émission de polluants dans l'environnement sont susceptibles d'entrainer des effets croisés sur les communautés et le fonctionnement des écosystèmes. Les changements de température sont notamment susceptibles de modifier le comportement et la toxicité des polluants, et de sensibiliser les organismes aux stress chimiques. Inversement, l'exposition à des polluants peut diminuer la tolérance thermique des espèces ectothermes comme les poissons. Dans ce contexte, nous avons étudié la réponse d'une espèce modèle de poissons en toxicologie aquatique, le Carassin doré (Carassius auratus), soumis à des stress chimique et thermique individuels et combinés. Pour cela, le carassin doré a été exposé à un cocktail d'herbicides et de fongicides à des concentrations réalistes d'un point de vue environnemental à deux températures pendant 96h ou 16 jours. Les réponses ont été observées de l'échelle moléculaire à l'échelle individuelle par des approches omiques (protéomique et métabolomique), biochimiques (cortisol, biomarqueurs de stress oxydant et allocation cellulaire énergétique), indicielles (indices somatiques et de condition) et comportementales (remaniement sédimentaire, activité, exploration et comportement alimentaire). Les résultats montrent que l'exposition des poissons aux stress chimique et thermique individuels entraine une réponse générale de stress impliquant des compensations biochimiques, énergétiques, physiologiques et comportementales. L'absence d'effets sur la santé générale des carassins suggère la mise en place d'une réponse de stress efficace et adaptée, bien que l'hypoactivité observée chez les poissons exposés aux cocktails de pesticides soit susceptible d'entrainer une diminution de leurs performances et de leur fitness. A l'inverse, les carassins exposés aux stress chimique et thermique combinés montrent une inhibition de la réponse générale de stress, avec des effets antagonistes sur la sécrétion de cortisol, l'induction de certains systèmes de défense antioxydants et la compensation énergétique. Des effets plus importants sont en revanche observés au niveau comportemental ainsi qu'une diminution significative de la condition générale des poissons. Ces résultats montrent que l'augmentation de la température sensibilise les poissons à la contamination de l'eau par les pesticides. L'inhibition de la réponse de stress chez des poissons exposés à des mélanges complexes de pesticides dans un écosystème soumis à de multiples contraintes pose de nombreuses questions pour la conservation des espèces dans l'environnement
Crossed-effects between climate change and chemical pollutions were identified on community structure and ecosystem functioning. Temperature rising affect the toxic properties of pollutants and the sensitiveness of organisms to chemicals stress. Inversely, chemical exposure may decrease the thermal tolerance of ectothermic species, as fish. In this context, we studied the response of a biological model in aquatic toxicology, the goldfish (Carassius auratus), to individual and combined chemical and thermal stresses. In this aim, we exposed the goldfish to environmental relevant concentrations of herbicide and fungicide mixtures at two temperatures for 96 hours or 16 days. The fish responses were assessed from the molecular level to individual endpoints, including omic approaches (proteomic and metabolomic), biochemical analyses (cortisol, antioxidant defenses, cellular energy allocation), indexes (somatic and condition factors) and behavioral assays (sediment reworking, activity, exploration and feeding). Our results showed that individual chemical or thermal stresses induced a general stress response including biochemical, metabolic, physiological and behavioral compensations. The absence of deleterious effect on the global condition of fish suggested the implementation of an efficient and adaptive stress response, while the hypoactivity of fish exposed to pesticide mixtures could entrain a decreased performance and fitness into the wild. At the opposite, the combined chemical and thermal stresses induced reciprocal inactivation of the stress response, with antagonism effect on cortisol secretion, antioxidant defense induction and metabolic compensation. However, increased effect on behavioral traits and decreased global condition of fish were observed. Our study showed that temperature rising sensitized fish to pesticide exposure. Finally, inhibited stress response in fish exposed to pesticide cocktails raises concerns about species conservation an ecosystem under multiple pressures

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Perron-Drolet, François. « Effets des changements climatiques sur la performance à long terme des chaussées souples au Québec - Volet 2 : effet de l'augmentation de la température en hiver et d'une hausse du nombre d'épisode de redoux hivernaux ». Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25988.

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Résumé :

Les changements climatiques attendus pour les prochaines décennies auront des impacts non négligeables sur la performance à long terme des réseaux routiers québécois, notamment durant la période hivernale. Cette étude a pour objectif de quantifier l’effet des changements climatiques attendus en hiver, c’est-à-dire les effets d’une diminution de l’indice de gel et d’une hausse du nombre d’épisodes de redoux hivernaux. Tout d’abord, un adoucissement des températures hivernales aura un impact positif en réduisant l’endommagement des chaussées causé par les phénomènes de soulèvement au gel. Une augmentation de durée de vie relative de 6 à 17 % est attendue pour l’horizon climatique [2011-2040]. De plus, une méthode d’ajustement de l’indice de gel utilisé en conception a également été établie pour adapter les futures chaussées à des hivers moins rigoureux. Par la suite, l’effet d’une augmentation du nombre de redoux hivernaux aura des effets négatifs sur les chaussées en occasionnant une augmentation de l’endommagement par déformation permanente dans la couche de fondation granulaire et par fatigue dans la couche de béton bitumineux. Des essais triaxiaux ont été réalisés pour évaluer la performance en déformation permanente de différents types de MG-20 soumis à une répétition de redoux hivernaux. Ces essais ont ensuite été validés par des essais effectués à l’aide d’un simulateur de charge roulante. Il a été possible de conclure que, pour l’horizon climatique [2011-2040], les chaussées flexibles au Québec subiront une perte de durée de vie relative variant de 7 à 13 % en déformations permanentes. Concernant l’endommagement par fatigue, la perte de durée de vie relative attendue varie de 5 à 8 %. Finalement, certaines méthodes de mitigation sont proposées afin d’adapter les réseaux routiers aux changements climatiques.
In the coming decades climate change will have significant impacts on the long-term performance of the road network of Quebec, particularly during winter period. This study quantifies the effect of climate change expected in winter, precisely the effect of a decrease in the freezing index and an increase in the number of episodes of winter thaws. Firstly milder winter temperatures will have a positive impact by reducing pavement damage caused by frost heaves. Increased duration of life of about 6-17% is expected for climate horizon [2011-2040]. In addition, an adjustment of the freezing index has also been established to adapt construction of future pavement structure to less severe winters. Thereafter, the effect of an increase in the number of winter thaws events will have a negative impact on pavements increasing damages by permanent deformation in the granular base and by fatigue in the asphalt concrete layer. Triaxial tests were conducted to evaluate the performance on permanent deformation of different types of MG-20 subjected to repeated winter thaws. These tests were then validated using a small-scale heavy vehicle simulator. It was possible to conclude that, for the climate horizon [2011-2040], flexible pavements in Quebec will suffer a loss of lifetime ranging from 7 to 13% in permanent deformation. Regarding the fatigue damage, we expect a reduction of lifetime from 5 to 8%. Finally, some mitigation methods are proposed to adapt road networks to climate change.

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Rathgeber, Cyrille. « Impact des changements climatiques et de l'augmentation du taux de CO2 atmosphérique sur la productivité des écosystèmes forestiers : exemple du pin d'Alep (Pinus halepensis Mill.) en Provence calcaire (France) ». Aix-Marseille 3, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX30033.

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Résumé :

Les données provenant de 21 peuplements de pin d'Alep ont permis de calculer un indice synthétique de croissance qui exprime les variations inter-annuelles de productivité. Pour chaque peuplement, trois types de modèles de croissance (climatique, bioclimatique et biogéochimique) ont été confrontés aux observations et validés. Le modèle biogéochimique n'est pas sensible aux changements climatiques mais simule une très forte augmentation de la productivité liée à l'augmentation du taux de CO2. Le modèle climatique simule une forte augmentation de productivité liée à l'augmentation des températures printanières. Le modèle bioclimatique simule une diminution significative de la productivité liée à une augmentation de la sécheresse estivale. La réaction d'un peuplement dépend des conditions stationnelles. L'exposition détermine le bilan thermique alors que la pente, la capacité hydrique du sol et la perméabilité du sous-sol contraignent le bilan hydrique
Data from 21 Aleppo pine stands have allowed to calculate a synthetic growth index which expresses inter-annual productivity variations. For each stand, three types of models (climatic, bioclimatic and biogeochemistry) have been confronted to the observations and validated. The biogeochemistry model is not sensitive to climatic changes but simulates a strong productivity increase linked to the increase of CO2 rate. The climatic model of growth simulates, in response of climatic change, a strong increase of productivity linked to the increase of spring temperatures. The bioclimatic model simulates a significant decrease of productivity linked to the increase of summer drought period. The response of a stand depends on the site conditions. The exposure, in fact, determines the thermal balance when the slope, the soil water capacity and the permeability of the substratum constraint the water balance

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Bourgeois, Timothée. « Effets des perturbations anthropiques sur la biogéochimie dans l'océan côtier à l'échelle globale ». Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV015.

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Résumé :

L'océan côtier subit la convergence de nombreuses perturbations anthropiques, avec le changement climatique en première ligne. Le réchauffement, l'acidification de l'océan, l'eutrophisation et la désoxygénation se combinent en menaçant les écosystèmes côtiers et les activités humaines associées. Malheureusement, la très forte hétérogénéité spatiale et temporelle de l'océan côtier limite la compréhension des processus biogéochimiques impliqués et leurs réponses face aux perturbations anthropiques. Les bases de données actuelles d'observations côtières sont encore insuffisantes et les modèles biogéochimiques océaniques globaux ont longtemps été inadaptés à l'étude de l'océan côtier global. En effet, la résolution spatiale de ces modèles était trop grossière pour résoudre de manière pertinente les processus de petites échelles. L'augmentation de la puissance de calcul des supercalculateurs permet l'utilisation de grilles de modèle plus fines adaptées à l'étude de l'océan côtier. Dans cette thèse, nous proposons d'étudier l'évolution au cours des dernières décennies de la biogéochimie de l'océan côtier à l'échelle globale à l'aide du modèle couplé physique-biogéochimie NEMO-PISCES. Après une évaluation de la représentation globale de la biogéochimie côtière et du cycle du carbone côtier dans notre modèle océanique, nous estimons le rôle actuel de l'océan côtier dans l'absorption océanique de carbone anthropique et nous étudions l'impact de la perturbation anthropique des apports fluviaux sur la biogéochimie côtière. En utilisant 3 grilles de résolutions spatiales différentes (200 km, 50 km et 25 km), il a été estimé que l'utilisation de la grille de 50 km représente le meilleur compromis entre les trois résolutions testées et que le passage à 25 km ne montre pas d'améliorations significatives des champs biogéochimiques côtiers évalués. Après cette première évaluation, le puits de carbone anthropique de l'océan côtier a été estimé pour la première fois à partir d'un modèle 3D global. L'océan côtier absorberait ainsi seulement 4,5 % du carbone anthropique absorbé par l'océan global pour la période 1993-2012 alors qu'il représente 7,5 % de la surface océanique globale. L'absorption côtière est réduite par l'export limité du carbone anthropique vers l'océan ouvert ne permettant pas de réduire la concentration moyenne de carbone anthropique des eaux côtières au niveau de celle de la couche de mélange de l'océan ouvert. Enfin, les effets de la perturbation anthropique des apports fluviaux sur la biogéochimie côtière ont été jugés limités quant intégrés à l'échelle côtière globale. Cependant, ces perturbations sont très contrastées régionalement. La mer du Nord présente des variations biogéochimiques mineures du fait de la tendance locale modérée appliquée aux apports fluviaux en nutriments, comparée à la mer de Chine de l'Est où la forte augmentation des apports fluviaux provoque d'importants phénomènes de désoxygénation et d'acidification
The coastal ocean suffers from the convergence of multiple anthropogenic stressors with climate change at the forefront. Combined stresses from global warming, ocean acidification, eutrophication and deoxygenation threaten coastal ecosystems and thus their services that humans rely on. Unfortunately, the coastal ocean's large spatiotemporal heterogeneity limits our understanding of the biogeochemical processes involved and their responses to anthropogenic perturbations. The current database of coastal observations remains insufficient, and global biogeochemical ocean models have long been inadequate to the study of the global coastal ocean. Indeed, the spatial resolution of these models has been too coarse to resolve key small-scale coastal processes. However, continual improvements in computational resources now allow global simulations to be made with sufficiently high model resolution that begins to be suitable for coastal ocean studies. In this thesis, we propose to study the evolution of the coastal ocean biogeochemistry at the global scale over recent decades using higher resolution versions of the global physical-biogeochemical model NEMO-PISCES. After evaluating of the global representation of the coastal biogeochemistry in this ocean model, we estimate the current role of the coastal ocean in the ocean uptake of anthropogenic carbon and we study the impact of the anthropogenically driven changes in riverine inputs on the coastal biogeochemistry. From simulations made at 3 different spatial resolutions (200 km, 50 km, 25 km), we esteem that the 50-km model grid offers the best compromise between quality of results and computational cost. The upgrade to 25 km does not appear to provide significant improvement in model skill of simulating coastal biogeochemical fields. After evaluating the model, we provide an estimate of the coastal-ocean sink of anthropogenic carbon, the first study to do so with a global 3-D model. In our simulation, the coastal zone absorbs only 4.5% of the anthropogenic carbon taken up by the global ocean during 1993-2012, less than the 7.5% proportion of coastal-to-global-ocean surface areas. Coastal uptake is weakened due to a bottleneck in offshore transport, which is inadequate to reduce the mean anthropogenic carbon concentration of coastal waters to the average level found in the open-ocean mixed layer. Finally, the anthropogenic perturbation in riverine delivery of nutrients to the ocean has limited impact on the coastal carbon cycle when integrated across all coastal regions, but locally it can induce sharp biogeochemical contrasts. For example, the North Sea shows minor biogeochemical changes following the moderate local trend in nutrient riverine inputs, which is in dramatic contrast to the East China Sea where extensive deoxygenation and acidification are driven by sharp increases in riverine nutrient inputs

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Tougeron, Kévin. « Variabilité de la diapause chez les parasitoïdes de pucerons dans le cadre des changements climatiques : implications en lutte biologique ». Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1B030/document.

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Résumé :

Les changements climatiques altèrent la phénologie des organismes, c’est-à-dire la succession dans le temps des éléments de leur cycle de vie. L’expression de la diapause chez les insectes, soit l’arrêt de développement permettant de survivre aux dégradations saisonnières de l’environnement biotique et abiotique, est en particulier affectée. Cette thèse aborde différents facteurs environnementaux agissant sur les stratégies saisonnières des parasitoïdes de pucerons du genre Aphidius. Dans les agro-systèmes céréaliers de l’ouest de la France, les communautés d’hôtes et de parasitoïdes ont changé rapidement au cours de la dernière décennie. Ainsi, plusieurs espèces de parasitoïdes n’entrent plus qu’en faible proportion en diapause, dû à l’augmentation des températures, à la baisse du nombre de jours de gel et à la présence accrue de leurs hôtes pendant l’hiver ; ces pressions de sélection agissent sur les seuils d’entrée diapause. Les parasitoïdes présentent des ajustements plastiques de leur réponse aux stimuli environnementaux qui induisent la diapause. Ils y entrent en plus forte proportion s’ils se développent dans des morphes de pucerons sexués (annonciateurs de ressources limitées) que dans des hôtes asexués, ce qui souligne la co-évolution de leurs cycles de vie. Cette plasticité s’avère également transgénérationnelle puisque la compétition entre femelles induit la diapause estivale chez leurs descendants. De plus, l’incidence de la diapause hivernale augmente après plusieurs générations de parasitoïdes soumises aux mêmes conditions. Les adaptations locales des parasitoïdes aux nouvelles conditions environnementales mènent à la perte d’expression de la stratégie de diapause – qui comporte des coûts écologiques et physiologiques – au profit de stratégies hivernales d’activité à l’état adulte. La modification de l’activité-densité des espèces au sein des communautés de pucerons-(hyper)parasitoïdes, due aux changements de stratégie d’hivernation, pourrait bouleverser l’équilibre des réseaux trophiques et altérer positivement ou négativement l’efficacité du service écosystémique de lutte biologique
Climate changes alter the phenology of organisms, i.e. the succession over time of the elements of their life-cycle. Diapause expression in insects – that is, the developmental arrest allowing survival to seasonal degradations in the biotic and abiotic environment – is particularly affected. This thesis addresses the existence of different environmental factors acting on the seasonal strategies of Aphidius aphid parasitoids. In cereal agro-systems of western France, host and parasitoid communities have changed rapidly over the past decade. Hence, some parasitoid species enter diapause at low levels due to temperature increase, decrease in frost events and the presence of their hosts during winter, which impose selection on diapause induction thresholds. Parasitoids show plastic adjustments of their response to environmental stimuli inducing diapause. They enter diapause at higher proportion if they develop in sexual morphs of aphids (which inform for upcoming limited resources) than in asexual hosts, which underlines the co-evolution of their life-cycles. Transgenerational plasticity is also involved in these responses since maternal competition induces summer diapause in their offspring. Moreover, winter diapause incidence increases after some parasitoid generations experience the same environmental conditions. Local adaptations of parasitoids to new environmental conditions lead to a loss of diapause expression – which involves ecological and physiological costs – to the benefit of adult overwintering strategies. Modifications in species activity-density within aphids-(hyper)parasitoids communities, due to changes in overwintering strategies, could affect food-webs’ stability and alter positively or negatively the efficiency of biological pest control

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Racine, Calypso. « Écologie des foraminifères benthiques en domaine arctique dans un contexte de changements climatiques : cas des mers de Chukchi, Barents et Baffin ». Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0008/document.

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Résumé :

Les foraminifères benthiques sont largement utilisés en océanographie comme bio-indicateurs paléoclimatiques et paléoenvironnementaux du fait de leur présence dans tous les milieux marins, leur sensibilité aux changements environnementaux et leur grande capacité de fossilisation. Néanmoins, leur utilisation nécessite une connaissance approfondie de leur écologie et des paramètres contrôlant leur distribution. Si les connaissances sur l’écologie des foraminifères benthiques sont de plus en plus complètes, elles demeurent très sporadiques dans la zone arctique, système complexe caractérisé par des interactions multiples entre l'atmosphère, l'océan et la cryosphère, pourtant au coeur du changement climatique global. L'amplification polaire du changement climatique conduit les régions des hautes latitudes à se réchauffer près de deux fois plus vite que les régions tempérées. Dans ce contexte, cette thèse s'attache à mieux comprendre l'écologie des foraminifères benthiques vivants dans plusieurs régions arctiques et définir l'importance du contrôle des paramètres environnementaux sur les faunes tels que les propriétés des masses d'eau, la productivité primaire et le flux de matière organique ainsi que la dynamique de la glace de mer. Les foraminifères benthiques vivants ont été analysés dans les premiers centimètres de sédiment de 21 carottes d’interfaces prélevées dans trois régions arctiques durant les étés 2014 et 2015 : la mer de Barents, la baie de Baffin et la mer de Chukchi. Ces trois régions présentent des particularités en termes de couvert de banquise, de circulation des masses d’eau ou de dynamique de la production primaire. Nos résultats montrent que ces facteurs influencent la distribution des foraminifères benthiques. Le flux de matière organique qui résulte de la forte productivité primaire printanière aux abords des fronts polaires hydrographiques, des bordures de glace de mer (zones marginales de glace) et dans la polynie des eaux du nord (baie de Baffin) impacte la densité et la diversité des faunes et favorise le développement de certaines espèces. Nonionellina labradorica dans les eaux arctiques froides et Cassidulina neoteretis associée aux eaux atlantiques répondent aux apports de matière organique fraîche tandis que Melonis barleeanus s’accommode des milieux riches en matière organique plus dégradée. Dans les environnements oligotrophes plus profonds, Oridorsalis tenerus est une espèce ubiquiste. Cette espèce est associée à Cibicidoides wuellerstorfi sur la marge ouest de la mer de Barents et Ioanella tumidula dans le bassin plus profond au nord de la mer de Chukchi. Les propriétés physiques et chimiques des masses d’eau contraignent également la distribution faunistique. En baie de Baffin et sur le plateau de la mer de Chukchi, les eaux corrosives engendrent la dissolution des carbonates, favorisant la dominance des espèces agglutinées. Les études menées dans le cadre de cette thèse permettent de calibrer l'outil foraminifère benthique dans l'actuel et d'affiner leur utilisation en tant que proxy paléoclimatique et paléoenvironnemental en Arctique. Enfin, une étude préliminaire sur les foraminifères benthiques fossiles de trois carottes de la mer de Barents a permis de montrer les variations des conditions paléoenvironnementales au cours des deux derniers siècles
Benthic foraminifera are widely used in oceanography as paleoclimate and paleoenvironmental bio-indicators due to their presence in all marine environments, their sensitivity to environmental changes and their great capacity to fossilize. However, the use of benthic foraminifera as paleoenvironmental proxies requires a good knowledge of the ecological conditions and the parameters controlling species distribution. Although knowledges about the ecology of benthic foraminifera are improving, they remain sporadic in Arctic area, a complex ecosystem characterized by multiple interactions between the atmosphere, the ocean and the cryosphere and particularly sensitive to change and vulnerable to global warming. Temperatures in the Arctic have risen twice as fast as the global average over the past decades, a phenomenon that has been dubbed the “polar amplification of global warming”. In this context, this thesis aims at better understanding the ecology of living benthic foraminifera in Arctic regions and at defining the importance of environmental controls on fauna such as water mass properties, primary productivity, organic matter flux as well as sea-ice dynamics. Living benthic foraminifera were identified in the first centimetres of 21 surface sediment cores collected in three Arctic areas during summer in 2014 and 2015: Baffin Bay and the Barents and Chukchi Seas. These three regions present specific characteristics in terms of sea-ice cover, water mass circulation or primary productivity. Our results suggest that these factors influence the distribution of benthic foraminifera. The flux of organic matter resulting from primary productivity intensified during spring and summer periods near hydrographic polar fronts, sea-ice edges (marginal ice zones) and in the north water polynya (Baffin Bay) increases the fauna’s densities and diversity and favours the development of specific species. Nonionellina labradorica in cold Arctic waters and Cassidulina neoteretis associated with Atlantic waters respond to fresh supply of organic matter while Melonis barleeanus is found in environment rich in degraded organic matter. In deeper oligotrophic environments, Oridorsalis tenerus is a ubiquitous species associated with Cibicidoides wuellerstorfi on the west continental margin of Barents Sea and Ioanella tumidula in the deeper basin in the north of the Chukchi Sea. Physical and chemical water mass properties also affect the distribution of living benthic foraminifera. In the Baffin Bay and the continental shelf of the Chukchi Sea, corrosive waters lead to carbonate dissolution, favouring the dominance of agglutinated species. This thesis hence contributes to calibrate the benthic foraminifera to their environment and to improve their application as paleoclimate and paleoenvironmental proxies in the Arctic. Finally, a preliminary study about fossil benthic foraminifera in three cores of Barents Sea allowed to show variations of environmental conditions during the last two centuries

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Royer-Gaspard, Paul. « De la robustesse des modèles hydrologiques face à des conditions climatiques variables ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS466.

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Résumé :

L'un des défis pour les modèles hydrologiques utilisés pour simuler les effets du changement climatique sur les cours d’eau est d'être suffisamment robuste pour être performant dans des conditions climatiques variées. Cependant, les modèles actuels manquent généralement de robustesse. Les causes sont encore incertaines et potentiellement multiples (calage, données, structures). Cette thèse présente une recherche de solutions pour améliorer la robustesse des modèles hydrologiques, à travers plusieurs diagnostics menés sur un grand échantillon de bassins versants. Après une étape d’identification des changements climatiques les plus défavorables aux modèles, une comparaison de différentes méthodes de calage a abouti au constat que le choix de la fonction objectif avait une influence faible mais non négligeable sur la robustesse des modèles. Un choix adapté de la formulation de l'évaporation potentielle est également un facteur d'amélioration, bien que les résultats soient assez hétérogènes sur l'échantillon d'étude. Une méthodologie de diagnostic des lacunes structurelles des modèles hydrologiques, fondée sur une analyse des compétitions entre les performances, a ensuite été proposée et appliquée au modèle GR4J. Deux défauts majeurs ont ainsi pu être identifiés dans la structure du modèle, limitant sa capacité à se montrer robuste pour la simulation simultanée de plusieurs gammes d'écoulement. Une tentative de modification via l'ajout d'un paramètre au modèle s'est révélée encourageante. Malgré la modestie des progrès auxquels ils ont abouti, nous espérons que ces travaux pourront susciter de futurs développements de la structure des modèles hydrologiques
Among the many challenges that climate change poses, the ability of hydrological models to adequately perform over a large range of climatic conditions is key its impacts on the regime of rivers. However, modern hydrological models still lack of robustness. The causes are yet uncertain and may be manifold: (calibration, measurement errors, model structure). This thesis aims at identifying solutions for model improvement by a series of diagnoses conducted on a large catchment set. After a study of the types of climatic changes challenging model robustness the most, we set up a comparison of different calibration methods. It revealed that the choice of the optimized objective function had a significant impact on model robustness. The way potential evaporation is computed also influences model robustness, although our comparison of a few potential evaporation models show rather heterogeneous results across the catchment set. A method specifically designed to diagnose structural weaknesses impacting model robustness, based on an analysis of performance trade-offs in a multi-objective framework, was then proposed and applied to the GR4J model. A couple of major structural deficiencies was identified. These deficiencies likely prevent the model from providing robust simulations in different streamflow ranges simultaneously. An attempt to modify the structure of GR4J yielded to an encouraging yet modest improvement of its performance. Despite the light enhancement of hydrological model robustness achieved in this work, it may pave the way to further advances toward model structural development

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Chavaillaz, Yann. « La vitesse du changement climatique et ses implications sur la perception des générations futures ». Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV021.

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Résumé :

Dans la plupart des études, on s'intéresse au changement climatique futur en analysant l'évolution du climat entre une référence actuelle fixée et une période future. Le réchauffement est de plus en plus fort au fil du 21ème siècle. Dans un contexte où les conditions climatiques sont toujours en train d'évoluer, les écosystèmes doivent continuellement s'adapter à des modifications diverses du climat. Dans le cadre de cette thèse, je propose d'analyser les projections climatiques sous un angle alternatif. Afin d’être caractéristique des représentations des populations urbaines et rurales, je définis et analyse des indicateurs liés à la vitesse des changements de température, de précipitations et de végétation. Un ensemble de simulations CMIP5 de 18 modèles de climat est sélectionné. La vitesse est représentée par des différences entre deux périodes successives de 20 ans. Cette notion de vitesse pourrait offrir de nouveaux outils pour interagir avec les communautés scientifiques travaillant sur les impacts et l'adaptation.Sans politiques d’atténuation du changement (scénario RCP8.5), le réchauffement global sera au moins deux fois plus rapide à la fin du siècle qu’actuellement, et même trois fois dans certaines régions. Près de la moitié des surfaces continentales, principalement les zones tropicales, seront touchées par des décalages significatifs de la distribution de la température entre deux périodes de 20 ans d’ici à 2060, i.e. au moins 4 fois plus qu’actuellement. Dans ces régions, des années extrêmement chaudes ayant un temps de retour de 50 ans deviendront habituelles en l’espace de 20 ans seulement. La fraction de la population mondiale étant exposée à ces changements pourrait atteindre environ 60% (i.e. 6 milliards de personnes et 7 fois plus qu’actuellement). Il suffit de relativement légères mesures d’atténuation (RCP6.0) pour que la vitesse du réchauffement ne dépasse pas les valeurs actuelles et que 3 fois moins de personnes soient exposées à des décalages significatifs de température.Les vitesses d’humidification et d’assèchement en termes de précipitations augmenteront de 30 à 40%. Leur répartition géographique deviendra plus stable spatialement et les tendances tendront à persister sur les mêmes régions, et ce malgré l’accélération du réchauffement global. Cette stabilisation résulte de la contribution grandissante des processus thermodynamiques par rapport à ceux contrôlés par la circulation générale. La combinaison de l’accélération des tendances et de leur persistance peut avoir un impact sur l’adaptation des sociétés et des écosystèmes, particulièrement sur le bassin méditerranéen, en Amérique centrale, en Inde et dans les régions arctiques. Une telle évolution est déjà visible actuellement, mais pourrait disparaître avec de fortes mesures d’atténuation (RCP2.6).Les changements de la végétation peuvent être des repères visuels du changement climatique. Dans les moyennes et hautes latitudes Nord, le cycle saisonnier des arbres et des herbacées suit la vitesse du réchauffement. Sans politiques d’atténuation, le début de la saison foliaire avance et sa durée augmente plus rapidement au fil du siècle. La couverture de la végétation se densifie quelque soit le scénario proportionnellement à l’augmentation de la température. Le cycle saisonnier des cultures des moyennes latitudes dépend directement de la température et celui des cultures tropicales de l’évolution des caractéristiques de la saison des pluies. Sous les autres latitudes, aucune évolution robuste du cycle saisonnier n’est projetée. La vitesse des changements de répartition de la végétation a déjà doublé entre 1880 et 1950 correspondant à un changement marqué de l'utilisation des sols. Elle est stable tout au long du siècle si la végétation interagit dynamiquement avec le climat dans les modèles, traduisant un ralentissement du changement de l'utilisation des sols et l'accélération des changements de végétation sous l'effet du changement climatique
In most climate studies, climate change is approached by focusing on the evolution between a fixed current baseline and a future period, emphasizing stronger warming as we move further over the 21st century. Under climate conditions that are continuously evolving, human and natural systems might have to constantly adapt to a changing climate. This thesis proposes an alternative approach to climate projections. Here, I consider and analyze indicators of the pace of changes relative to temperature, precipitation and vegetation in order to be relevant for both urban and rural populations. An ensemble of CMIP5 simulations from 18 climate models is selected. The pace is represented by differences between two subsequent 20-year periods. Considering the pace of change would be beneficial for climate impacts and adaptation analyses.The models predict that the warming rate strongly increases without any mitigation policies (RCP8.5 scenario). It is twice as high by the end of the century compared to the current period, and even three times higher in some regions. Significant shifts in temperature distributions between two subsequent 20-year periods are projected to involve almost half of all land surfaces and most tropical areas by 2060 onwards (i.e. at least four times as many regions than currently). In these regions, an extremely warm year with a return period of about 50 years would become quite common only 20 years later. The fraction of the world population exposed to such shifts might reach about 60% (6 billion people, i.e. seven times more than currently). Low mitigation measures (RCP6.0) allow the warming rate to be kept at current values, and reduce the fraction of the world population exposed to significant shifts of temperature distributions by one third.Under RCP8.5, rainfall moistening and drying rates both increase by 30-40% above current levels. As we move further over the century, their patterns become geographically stationary and the trends become persistent. The stabilization of the geographical rate patterns that occurs despite the acceleration of global warming can be physically explained: it results from the increasing contribution of thermodynamic processes compared to dynamic processes in the control of precipitation change. The combination of intensification and increasing persistence of precipitation rate patterns may affect the way human societies and ecosystems adapt to climate change, especially in the Mediterranean basin, Central America, South Asia and the Arctic. Such an evolution in precipitation has already become noticeable over the last few decades, but it could be reversed if strong mitigation policies were quickly implemented (RCP2.6).Changes in vegetation could be visual landmarks of climate change. In mid- and high-latitudes of the Northern Hemisphere, the phenology of grass and trees follows the warming rate. Without any mitigation policies, the start of spring occurs earlier, and its duration is extended faster as we move over the century. The vegetation cover becomes denser, regardless of the selected pathway, in proportion to the temperature rise. The seasonal cycle of mid-latitude crops also depends on the temperature, and the seasonal cycle of tropical crops directly follows the features of the wet season. In all other latitudes, no robust evolution of the seasonal cycle is projected. The pace of change of vegetation cover since 1880 already doubled before 1950, mainly due to a strong change in land use. This pace is then projected to be stable over the entire 21st century if the vegetation dynamically interacts with the climate system in the models. This corresponds to a reduction of land-use change and to the acceleration of changes of vegetation cover under climate change

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Dantec, Cécile. « Caractérisation des contraintes biotiques et abiotiques sur la phénologie printanière du chêne : expliquer les patrons de diversité et prédire les changements futurs ». Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0042/document.

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Résumé :

La phénologie du débourrement est un caractère majeur d’adaptation des arbres à leurenvironnement en milieu tempéré. Notre objectif a été de caractériser les contraintes biotiques (oïdium) etabiotiques (températures hivernales et printanières / gels tardifs) s’exerçant sur le débourrement afind’expliquer les patrons de variation phénologique intra et inter populationnelle observés chez le chêne(Quercus petraea) le long d’un gradient altitudinal. Nous avons utilisé une approche combinantobservations in situ, expérimentation, et modélisation. Nous avons mis en évidence que l’évitement desgels tardifs printaniers est un caractère adaptatif majeur le long du gradient altitudinal. La tardiveté dudébourrement pourrait être due à des besoins plus importants en température de forcing. Par ailleurs, lechampignon n’est pas adapté localement à la phénologie de son hôte et les individus et les populationssont alors inégalement exposés à la maladie. En montant en altitude, les chênes sont de plus en plusexposés au champignon, mais les facteurs environnementaux sont défavorables à une plus forte infection.A basse altitude, l’oïdium et les gels tardifs favorisent des phénotypes phénologiques opposés(respectivement précoces vs. tardifs) ; la combinaison des deux contraintes pourrait donc contribuer aumaintien de la forte diversité phénologique observée. D’autre part, nous avons observé que l’infection parl’oïdium engendre une augmentation du polycyclisme chez les semis de chêne au cours de la saison decroissance, ce qui les rend moins résistants aux gels hivernaux. Nous montrons qu’il est important que lesmodèles phénologiques à visée prédictive intègrent la phase de chilling aboutissant à la levée dedormance. Le manque de chilling ne semble pas encore un facteur limitant, mais la tendance actuelle à undébourrement de plus en plus précoce sera probablement freinée voire inversée au milieu du siècle enbasse altitude, dans la marge sud de distribution de Q. petraea
Budburst phenology is a major adaptive trait of trees to the environment in temperateclimate. Our aim was to characterize the biotic (powdery mildew) and abiotic (winter and springtemperatures / spring frost) constraints acting on budburst in view to explain the patterns of intra and interpopulations’ phenological variation observed in sessile oak (Quercus petraea) along an elevation gradient.We based our approach on in situ monitoring, experimentation and modeling. Our results highlight that theavoidance of late spring frosts is a major adaptive trait along the elevation gradient. The lateness inbudburst might be due to higher requirements in forcing temperatures. Otherwise, the fungus is not locallyadapted to its host phenology so oak individuals and populations are unequally exposed to the disease.With increasing elevation, oaks are more and more exposed to the fungus, but the environmental factorsare unfavorable to higher infection. At low elevation, powdery mildew and late spring frosts favor oppositephonological phenotypes (early-flushing vs. late-flushing trees, respectively); the combination of the twopressures may thus contribute to the maintenance of the observed high phenological diversity. We alsoshowed that powdery mildew infection induced an increased polycyclism during the growing season in oakseedlings, which made them less resistant to winter frosts. Predictive phenological models will have toinclude the chilling phase which conditions dormancy breaking. Although the lack of chilling is not yet alimiting factor, the current trend in increasingly advanced budburst will certainly be slowed or even reversedin the middle of the century at low elevation, in the southern margin of the distribution area of Q. petraea

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Deroche, Madeleine-Sophie. « Détection à court-terme et long-terme des tempêtes hivernales à fort potentiel d'impact ». Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2014PA066578.pdf.

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Résumé :

Le travail de recherche appliquée réalisé au cours du doctorat s’intéresse aux tempêtes hivernales à fort potentiel d’impact économique en Europe et comprend deux parties. La première partie vise à quantifier l’impact du changement climatique sur les tempêtes de vent hivernales extrêmes en Europe et s’appuie sur des données couvrant des périodes supérieures à 30 ans. La seconde partie du travail est plus opérationnelle et a pour objectif l’élaboration et la mise en place d’un outil de détection des tempêtes de vent hivernales en Europe à partir de prévisions météorologiques actualisées toutes les six heures. L’objectif général de la première partie du travail de recherche est d’apporter une vision moyen-terme de ce que pourraient être les tempêtes de vent hivernales en Europe au cours du XXIe siècle. Ce travail vient compléter la vision pour l’instant principalement court-terme du risque proposée par les modèles CatNat, utilisés par les (ré)assureurs pour connaître le coût du risque sur leur portefeuille. Au cours du travail de recherche, une nouvelle méthode a été proposée pour définir le potentiel de dommages associés à une tempête de vent en Europe. L’idée originale développée au cours du projet est l’utilisation de plusieurs variables capturant différentes échelles spatio-temporelles et prenant en compte la relation entre plusieurs variables caractéristiques d’un même cyclone extratropical. La recherche d’événements partageant une signature similaire et intense, simultanément dans la vorticité relative à 850 hPa, la pression au niveau de la mer et le vent de surface, conduit à la détection d’un nombre réduit d’événements. La comparaison du nombre d’événements qui constituent ce groupe et de leur intensité entre des données issues de réanalyses et celles issues de différentes simulations du climat futur peut apporter des réponses suffisantes aux compagnies d’assurance sur l’évolution de ce risque dans un climat dont les conditions climatiques sont différentes de celui d’aujourd’hui. Un premier article sur la méthode a été accepté dans le journal Natural Hazard and Earth Science System. La méthode a été appliquée aux données issues des modèles participant au projet CMIP5. Il s’agit d’évaluer la capacité des modèles de climat à reproduire les événements type « tempête de vent hivernales en Europe » et d’estimer l’impact du changement climatique sur la fréquence et l’intensité des tempêtes de vent hivernales en Europe. Un second article reprenant les résultats de cette étude est en préparation. La seconde partie de la thèse est focalisée sur le projet opérationnel Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT) dont le but est de développer un outil permettant, à partir de prévisions météorologiques issues toutes les six heures, de détecter un événement type tempête de vent pouvant causer des dégâts majeurs en Europe et de proposer aux entités du groupe AXA concernées une estimation du montant des pertes et du nombre de sinistres associés à l’événement à venir ainsi que leurs localisations
The research carried out during the PhD deals with winter windstorms with high economic damage potential in Europe and can be divided in two parts. The first part aims at quantifying the impact of climate change on European winter windstorms and relies on datasets covering long periods of time (>30 years) either in the past or in the future. The objective of the second part is to forecast potential losses and claims associated with an upcoming extreme windstorm by using forecast data updated every six hours. The overall objective of the first part is to provide a medium-term view of what could be the winter windstorms in Europe during the 21st century. It thus completes the short-term vision of the risk given by the Catastrophe Models used by the (re)insurers to assess the cost of the risk on their portfolio. A new methodology has been developed to define the damage potential associated with European winter windstorms. The novelty of the methodology relies in the use of several variables capturing different spatiotemporal scales and the coupling that exists between variables during the cyclogenesis. Seeking for events sharing a similar intense signature simultaneously in the relative vorticity at 850 hPa, the mean sea level pressure and the surface wind speed lead to the detection of a small group of events. Comparing the number of events that belong to this group and their intensity in reanalysis datasets and different simulations of the future climate can provide enough information to insurance companies on the potential evolution of this hazard in a future climate. A first paper on the methodology has been accepted in the journal of Natural Hazard and Earth Science System.The methodology has been applied to the datasets provided by Global Climate Models (GCM) participating to the CMIP5 project. The goal is to assess the ability of GCMs to reproduce winter windstorms in Europe and the potential impact of climate change on the frequency and intensity of such events. A second paper presenting the results obtained from this second study will be submitted.The second part of the PhD focuses on the project Severe WIndstorms Forecasting Tool (SWIFT). The objective is to develop an early warning tool that detects an upcoming winter windstorms in meteorological forecasts updated every six hours and provides interested AXA entities with an alert on the upcoming windstorm as well as an estimate of the potential losses and claims.The tool has been developed in parallel of the research project and consists in two modules. In the first module, particularly intense systems are detected in meteorological forecasts and the associated gust footprint is extracted. In the second module, wind speeds are translated into a loss and a number of claims thanks to vulnerability curves. When a system is detected, an alert is sent with the appropriate information on the event propagation and the associated loss. The tool has been running automatically for the 2013 – 2014 winter season and detected most of the events that passed over Europe

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Magassa, Modibo. « Gestion adaptative des zones humides : une approche de réduction de la vulnérabilité des populations riveraines face aux effets des changements climatiques : exemple du lac Wégnia dans la région de Koulikoro, au Mali ». Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/68749.

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Résumé :

Dans un contexte d'incertitude écologique en lien avec la variabilité et les changements climatiques, comment assurer la durabilité des ressources de la zone humide du lac Wégnia dans la région de Koulikoro au Mali, tout en permettant aux communautés riveraines d'en tirer profit ? Telle est la question centrale autour de laquelle s'articule la présente thèse. Pour l'aborder, l'approche de la « gestion adaptative », s'appuyant sur la participation effective des acteurs locaux et la prise en compte de leur savoir écologique traditionnel dans le processus de gestion de ce lac, a été privilégiée. L'approche repose également sur une méthodologie utilisant divers outils complémentaires pour collecter, traiter, et analyser les données. Les enquêtes de terrain et l'analyse des images satellites ont montré la vulnérabilité des ressources naturelles de la zone d'études (en particulier le lac Wégnia) face aux effets des changements climatiques et des activités humaines. Or, les communautés locales concernées tirent directement leur subsistance de ces ressources naturelles. De ce fait, la vulnérabilité des ressources naturelles entraine conséquemment celle des moyens de subsistance de ces communautés. Afin de réduire la vulnérabilité des dites communautés, certaines actions ont été entreprises: l'analyse de la situation du bassin du lac Wégnia ; l'identification des principales menaces et des stratégies locales d'adaptation ; l'élaboration d'un plan d'action amélioré et d'un plan de surveillance ainsi que leur mise en œuvre. Le plan d'action renfermait des activités comme le reboisement autour des lacs Wégnia et Kononi, la construction des cordons pierreux perpendiculairement aux ravins qui débouchent sur le lac Wégnia, la pisciculture en étang, et la mise en place d'un comité de suivi pour la surveillance des réalisations. Enfin, les activités mises en œuvre ont été évaluées après une période d'observation (dont la durée varie en fonction de l'activité) pour tirer des enseignements sur la base des résultats obtenus. De ces enseignements, des recommandations ont été formulées dans la perspective de la conception d'un potentiel futur plan d'action.
In a context of ecological uncertainty linked to climate variability and change, how can the sustainability of the resources of the wetland of Lake Wégnia in the Koulikoro region in Mali be ensured, while allowing neighboring communities to benefit from them? This is the central question around which this thesis revolves. To approach it, the "adaptive management" approach, relying on the effective participation of local actors and the taking into account of their traditional ecological knowledge in the management process of this lake, was favored. The approach is also based on a methodology using various complementary tools to collect, process, and analyze data. Field surveys and analysis of satellite images have shown the vulnerability of natural resources in the study area (particularly Lake Wégnia) to the combined effects of climate change and human activities. However, local communities derive their livelihood directly from these natural resources. As a result, the vulnerability of natural resources consequently leads to the vulnerability of the livelihoods of these communities. In order to reduce the vulnerability of the communities concerned, certain actions were undertaken: the analysis of the situation of the Lake Wégnia basin; identification of the main threats and local adaptation strategies; the development of an improved action plan and a monitoring plan and their implementation. The action plan included activities such as reforestation around lakes Wégnia and Kononi, the construction of stone bunds perpendicular to the ravines that lead to these lakes, fish farming in ponds, and the establishment of a monitoring committee for the monitoring of achievements. Finally, the activities implemented were evaluated after an observation period (the duration of which varied depending on the activity) to draw lessons on the basis of the results obtained. From these lessons, recommendations were made with a view to designing a potential future action plan.

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Vezy, Rémi. « Simulation de pratiques de gestion alternatives pour l'adaptation des plantations pérennes aux changements globaux ». Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0939/document.

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Résumé :

Dans le cadre de cette thèse, nous avons utilisé deux modèles mathématiques complémentaires pour simuler le comportement futur des plantations de café sous conditions actuelles ainsi que sous changements climatiques (1979 -2100). Nous avons étudié leurs bilans de carbone, d'eau et d'énergie pour mieux comprendre et prévoir les effets des changements sur la production de café. Comparativement à une plantation en plein soleil, l'ajout d'arbres d'ombrage au dessus des caféiers pourrait permettre d'augmenter les rendements lorsque la température augmente. Cependant, les rendements en grain de caféiers à l'horizon 2100 sont prédits inférieurs aux rendements actuels quelle que soit l'espèce d'arbres d'ombrage ou sa gestion
In this thesis, we used two complementary mathematical models to simulate the future behavior of coffee plantations under climate change (1979 - 2100). We studied their carbon, water, and energy balances to better understand and predict the effects of these changes on coffee production. The addition of shade trees above the coffee layer leadto higher yield compared to full sun management under increased temperature.However, coffee yield was predicted to decrease compared to current levels by 2100,whatever the shade tree species or management

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Gerardin, Théo. « Plasticité et diversité de l’efficience d’utilisation de l’eau chez deux espèces de chêne blanc d’Europe : les chênes pédonculé (Quercus robur L.) et sessile (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) : approche descriptive de la dynamique de réponse stomatique aux changements environnementaux ». Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0120/document.

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Résumé :

Quercus robur et Quercus petraea sont deux espèces de chêne sympatriques occupant des niches écologiques distinctes et présentant des différences de sensibilités à la sécheresse. La littérature disponible suggère qu’il existe des différences inter-spécifiques stables de l’efficience d’utilisation entre ces deux espèces, Q.petraea présentant des valeurs supérieures à Q.robur. L’efficience d’utilisation de l’eau peut être étudiées à différentes échelles d’intégration spatiales et temporelle. Sur la base de mesures instantanées d’échanges gazeux foliaires, l’efficience d’utilisation de l’eau intrinsèque (Wi) peut être déterminée. D’autre part, l’efficience d’utilisation de l’eau peut être caractérisée par des mesures de composition isotopique du carbone (δ13C) au sein des tissus végétaux ou par l’estimation de l’efficience de transpiration plante entière (TE), permettant ainsi une estimation de l’efficience intégrée dans le temps. La caractérisation de l’efficience à travers ces différents estimateurs a permis de mettre en évidence chez des semis croissant en conditions contrôlées une efficience de transpiration supérieure chez Q.robur bien qu’aucune différence ne soit détectable entre les deux espèces sur la base des mesures instantanées (Wi). Ces variations de TE étaient essentiellement liées aux variations de la production de biomasse par les plants tandis que les variations de Wi qui ont été observées étaient principalement associées à la conductance stomatique. Les variations intra et inter espèces de la dynamique de réponse stomatique au changement abrupte d’un facteur environnemental (lumière, CO2, VPD) n’ont pu être clairement reliées aux variations des différents estimateurs de l’efficience ou leur composantes respectives. Par ailleurs, les conditions de stress hydriques impactaient la dynamique de réponse stomatique chez les deux espèces de chênes. Cet impact se traduit par des réponses stomatiques plus rapides. Les principales différences observées entre les espèces étaient liées à la production de biomasse. Les deux espèces affichaient en effet des stratégies d’allocation du carbone divergentes notamment au niveau du compartiment racinaire. Ainsi Q.petraea produisait un système racinaire plus fin et ramifié que Q.robur. Par ailleurs, cet état de fait était plus marqué sous conditions de stress, conditions à laquelle Q.robur est plus sensible que Q.petraea en terme de production de biomasse. La complexité des relations entre efficience d’utilisation de l’eau et l’ensemble des traits physiologiques et anatomiques étudiés ainsi que leurs possibles implications dans la tolérance à la sécheresse des deux espèces de chênes sont discutées dans cette synthèse
Quercus robur L. and Quercus petraea (Matt.) Liebl. are two sympatric oak species occupying distinctive ecological niches as well as presenting disparate drought tolerances. Available litterature reports the existence of stable inter-specific differences of water use efficiency (WUE) between the two species, Q. petraea displaying higher values than Q. robur. Water use efficiency can be studied at several integration scales both spatially and temporally. Based on instantaneous foliar gaz exchange, the intrinsic water use efficiency can be determined (Wi). On the other hand, water use can be characterised by measurements of the carbon isotopic composition of plant tissues (13C) or by estimation of the whole plant transpiration efficiency (TE), thus allowing a time-integrated estimate of water use. The characterisation of WUE through these different estimators allowed us to put in evidence in oak seedlings grown under controlled conditions a higher transpiration efficiency in Q. robur even though no differences were observed between the two species regarding instantaneous measurements (Wi). TE variations were mainly linked to the variations of the biomass production by the plants while Wi variations were essentially associated to the stomatal conductance. Both intra and inter specific variations of the dynamics of stomatal response to step changes of environmental factors (light, CO2, VPD) could not be clearly linked to the variations of the different WUE estimates nor their respective components. Nevertheless, drought conditions impacted the stomatal dynamics in both species towards faster stomatal responses, especially for stomatal closing. Furthermore, the main observed differences between species were linked to biomass production. Both species displayed different carbon allocation strategies, especially regarding the root compartment. Thus, Q. petraea produced a significantly more ramified and thinner root system than Q. robur. Such behaviour was accentuated under drought stress, under which Q. robur was more sensitive than Q. petraea in term of biomass production. The complexity of the relationships between water use efficiency and all of these morphological and physiological traits as well as the possible drought tolerance implications in both oak species are discussed in this PhD thesis

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Chemel, Mathilde. « Effect of the temperature on cold-water coral holobiont in the North-East Atlantic Ocean ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS592.

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Résumé :

Les coraux d'eau froide, comme Lophelia pertusa et Madrepora oculata, forment de vastes récifs qui constituent des habitats pour diverses communautés biologiques. Ils sont particulièrement menacés par l'augmentation de la température, et les modèles prédisent que la température pourrait encore augmenter de 3 °C dans l'océan Atlantique avant 2100. Des travaux récents ont permis de caractériser l'écologie de ces coraux et de mettre en évidence une dégradation de leur état de santé en réponse à des températures plus basses ou plus élevées. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents de leur réponse thermique, à l’échelle de l'holobionte (le corail et son microbiome associé), sont encore mal connus. Comprendre la réponse des coraux d'eau froide au réchauffement des océans, via une approche intégrative est déterminante pour évaluer leur résilience aux futurs changements climatiques. L'objectif de cette thèse était tout d'abord de décrire la dynamique in situ des holobiontes L. pertusa et M. oculata dans un canyon du Golfe de Gascogne (Atlantique Nord-Est) afin de déterminer les différences potentielles entre les populations atlantiques et méditerranéennes au niveau de la croissance et du microbiome. La croissance linéaire moyenne mesurée pour L. pertusa était de 2,4 ± 1,6 mm par an. La mortalité et la casse totales chez M. oculata n’ont pas permis de caractériser la croissance. Parallèlement, la détermination de la communauté microbienne a montré que le microbiome de L. pertusa était différent entre les deux régions avec une grande variabilité à l’échelle du canyon, tandis que M. oculata présentait un microbiome stable dans les différentes régions et une forte association avec certaines bactéries. Deuxièmement, la reproduction de ces deux espèces en Méditerranée a également été étudiée afin de déterminer les différences saisonnières avec la population Atlantique. Les résultats suggèrent une ponte saisonnière de L. pertusa en automne/début de l'hiver, correspondant à la formation de panaches d'eau profonde induits par les tempêtes en Méditerranée, tandis que M. oculata présente une reproduction continue. Le deuxième objectif général était de déterminer la réponse de l'espèce la plus sensible, L. pertusa, aux changements de température à l’échelle de l'holobionte, en utilisant la mesure des paramètres physiologiques (survie, croissance, nutrition et expression des gènes) et la réponse du microbiome. Au cours d'une expérience de deux mois en aquarium, nous avons montré qu'à une augmentation de température de +3 et +5 °C, L. pertusa de l'océan Atlantique Nord-Est présentait une modification de son microbiome parallèlement à une mortalité importante. Une approche métagénomique révèle la présence de gènes marqueurs de facteurs de virulence suggérant que la mort des coraux est due à des infections par des bactéries pathogènes. Dans une seconde expérience, menée à plus long terme, nous avons montré que si une baisse de température de 4 °C n'affectait pas la physiologie et le microbiome de L. pertusa, une augmentation de température de 4 °C entraînait une mortalité massive. Cette mortalité semble être associée à un niveau élevé de stress chez le corail, comme l'atteste l’augmentation de plusieurs gènes liés aux réponses immunitaire, inflammatoire et antioxydante, à la mort cellulaire, à la réparation et l'entretien de l'ADN, mais aussi à la modification de la communauté bactérienne. Nos travaux ont montré que L. pertusa et M. oculata présentent des stratégies de vie distinctes, notamment en termes de croissance, microbiome et reproduction, avec des différences marquées entre les populations. Nos résultats d'expériences en aquarium suggèrent cependant que les L. pertusa de l'Atlantique Nord-Est est aussi sensible au réchauffement que ceux des autres populations et il semble que tous les L. pertusa, indépendamment de la région d'où ils proviennent, seront fortement affectés par une augmentation de +3 °C
Cold-water corals such as Lophelia pertusa and Madrepora oculata, two key reef-forming species distributed worldwide, form extensive reefs providing highly valuable habitats for diverse biological communities. They are particularly threatened by increasing temperature, as models predict that temperature would further increase by up to 3 °C in the Atlantic Ocean before the end of the century. Recent work has characterised the cold-water coral ecology and has shown degraded health status both in response to lower and increased temperatures in different scleractinian species. However, the underlying molecular mechanisms of their thermal response, including the response at the holobiont level (i.e. the coral host and its associated microbiome), is still poorly known. Understanding the response of cold-water corals to ocean warming using integrative approach is of paramount importance to evaluate their resilience to future water temperatures. The goal of this thesis was firstly to describe the in situ dynamics of the holobiont from L. pertusa and M. oculata in a canyon of the Bay of Biscay (NE Atlantic Ocean) to determine potential differences between Atlantic and Mediterranean populations at the growth and microbiome levels. The average polyp linear growth measured for L. pertusa was 2.4 ± 1.6 mm yr−1, which fall in the lower range compared to previous estimations. Mortality and breakage were total in M. oculata could not allow characterization of growth. Concurrently, the microbial community determination showed that L. pertusa microbiome was versatile between the two regions with high variability within canyons, while M. oculata exhibited stable microbiome across the different regions, with strong association with some bacteria. Secondly, the reproductive biology of those two species in the Mediterranean Sea was also investigated to determine potential seasonal differences with the Atlantic population. The gametogenic cycle suggests a seasonal spawning of L. pertusa in autumn to early winter, corresponding to the formation of storm-induced deep-sea water plumes, while M. oculata shows continuous reproduction, with reproductive features of a species less opportunistic than L. pertusa. The second general objective was to forecast the response of the most sensitive species, L. pertusa, to temperature changes by determining the underlying molecular mechanisms of its thermal response at the holobiont level, using measurement of physiological parameters (survival, growth, nutrition and gene expression) and microbiome response. During a two-months aquaria experiment, we showed that at a +3 and +5 °C temperature increase, L. pertusa from the NE Atlantic Ocean exhibited a modification of its microbiome concomitantly to a large mortality. A metagenomic approach reveals the presence of genes markers for virulence factors suggesting that the death of the corals was due to infections by pathogenic bacteria. In a second experiment, conducted on longer term, we showed that while a 4 °C lower temperature did not affect L. pertusa physiology and microbiome, a 4 °C increase in temperature led to massive mortality. This mortality seems to be associated to a high level of stress in the coral, as attested by the upregulation of number of genes related to immune, inflammatory and antioxidant responses, cell death and apoptosis, DNA repair and maintenance, but also the shift in coral bacterial community towards pathogens and opportunistic bacteria. Our work showed that although living in close association, L. pertusa and M. oculata exhibit distinct living strategies, including growth pattern, microbiome and reproductive biology, but also strong differences among populations. Our results from aquaria experiment suggest however that NE Atlantic L. pertusa are as sensitive to warming as other populations and it appears that all L. pertusa, independently of the region they come from will be strongly impacted by an increase of +3 °C

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Thèses sur le sujet « Chênes – Effets des changements climatiques »

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