Résumé

Malgré l’augmentation de la superficie forestière observée entre 2010 et 2020, les forêts européennes sont de plus en plus fragilisées par le changement climatique. La hausse des températures, la modification du régime des précipitations et des phénomènes extrêmes (ex. sécheresses, ravageurs, incendies) perturbent leur fonctionnement et entraînent une reconfiguration des distributions des espèces. Il est donc primordial d’évaluer la vulnérabilité des écosystèmes forestiers face aux multiples pressions auxquelles ils sont soumis, d’autant plus qu’ils constituent l’un des principaux leviers des stratégies d’adaptation de l’Europe au changement climatique.

La vulnérabilité demeure cependant difficile à mesurer, notamment parce qu’elle peut s’appréhender à différentes échelles écologiques. Les modèles corrélatifs de distribution d’espèces constituent, à ce titre, l’outil le plus largement employé pour évaluer la vulnérabilité. Toutefois, les déterminants environnementaux qu’ils mettent en évidence sont parfois délicats à interpréter d’un point de vue écologique, car ils ne prennent pas pleinement en compte les contraintes physiologiques des espèces, ni la complexité des dynamiques de population au sein de leurs aires de répartition.

Cette thèse vise à intégrer des approches physiologiques et démographiques dans l’analyse de la vulnérabilité des espèces, en explorant les variations de trois aspects de la performance des espèces dans leur distribution. Le premier chapitre développe un modèle de distribution d’espèces basé sur une quantification du stress physiologique des espèces. En mobilisant des traits de tolérance au gel et à la sécheresse, cette approche démontre que les limites physiologiques jouent un rôle clé dans la distribution des espèces, particulièrement à la marge froide. Le second chapitre se concentre sur la fécondité, un taux démographique clé mais dont la variation est peu explorée dans les distributions des espèces. Il cherche à identifier les zones de la distribution des espèces où la fécondité est plus faible que la moyenne. En particulier, les résultats montrent que la fécondité est globalement inférieure dans les parties froides de la distribution des espèces, ce qui implique potentiellement des freins à l’adaptation au changement climatique dans ces zones. Enfin, le troisième chapitre examine l’impact de la compétition à différentes étapes de la dynamique des populations : l’établissement en début de succession, l’abondance en fin de succession et la résilience post-perturbation. À l’aide d’une approche de simulations, il analyse comment les variations de l’effet de la compétition impactent les performances des populations à travers la répartition des espèces. Cette démarche met en évidence le rôle crucial des variations de l’abondance et de la composition des compétiteurs sur la distribution des espèces.

Cette thèse explore trois mécanismes distincts limitant la distribution des espèces et met en évidence leurs effets limitants aux marges froides. En revanche, les patrons observés aux marges chaudes restent peu clairs, pointant les incertitudes sur les processus écologiques qui sont limitants dans ces marges.

Composition du jury

Ce travail a été réalisé sous la direction de Georges Kunstler (INRAE) et Thomas Cordonnier (ONF) et sera évalué par un jury composé de :

• Isabelle Chuine, DR CNRS, rapporteure
• Jérôme Chave, DR CNRS, rapporteur
• Wilfried Thuiller, DR CNRS, examinateur
• Sylvain Bigot, PR UGA, examinateur
• Gauthier Ligot, MC Univ. Liège, examinateur
• Georges Kunstler, IDAE INRAE, directeur de Thèse